Characterization of the phenotype associated with the masculinizing mutation "mal" in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss
Caractérisation du phénotype associé à la mutation masculinisante "mal" chez la truite arc-enciel, Oncorhynchus mykiss
Résumé
Rainbow trout has a strict genetic XX/XY sex determination system. However spontaneous masculinization has been observed in genetic females (XX) obtained through endomitotic gynogenesis. The masculinized phenotype does not affect all adult animals and would be the consequence of an uncharacterized mutation named " mal ". In order to identify the causal gene harboring this mutation, a better characterization of this phenotype is needed. For this, we characterized the gonadal phenotype using both histological and molecular approaches. All XXmal animals have a highly disturbed sex differentiation based on results from histology and gene expression profiles. Among these perturbations the inhibition of the expression of ovarian form of aromatase gene (cyp19a1a) encoding the enzyme needed for estrogen synthesis, could be an explanation for this masculinization. Moreover high rearing temperatures (18°C) increase the masculinization of these XXmal animals. And surprisingly, the growth of these XXmal animals was negatively affected especially for those having an adult masculinized phenotype. These results suggest that the XXmal masculinization is the result of a deep perturbation upstream from the transcription of cyp19a1a gene, with as consequence a precocious unstable ovarian differentiation followed by an active masculinization of only some of these XXmal animals. This precocious unstable ovarian differentiation would be amplified by high temperatures that would affect the development of the XXmal animals and the transcription of the cyp19a1a gene. Our results also suggest that the "mal" phenotype is more complex than a simple "masculinized female" phenotype.
La truite arc-en-ciel a un déterminisme du sexe strictement génétique de type XX/XY. Pourtant des femelles génétiques se sont spontanément masculinisées après une gynogénèse endomitotique. Ce phénotype masculinisé à pénétrance incomplète serait dû à une mutation inconnue appelée " mal ". Afin d'identifier le gène causal porteur de cette mutation, une meilleure caractérisation de son phénotype est nécessaire. Pour cela, nous avons procédé à la caractérisation du phénotype gonadique en utilisant à la fois des approches histologiques et moléculaires. Tous les animaux XXmal présentent une différenciation sexuelle très perturbée autant sur le plan histologique que sur le plan de leurs profils d'expression géniques. Parmi ces perturbations, l'inhibition de l'expression du gène de l'aromatase gonadique (cyp19a1a), une enzyme de synthèse des œstrogènes, pourrait être un facteur explicatif de cette masculinisation. De plus des températures d'élevage élevées (18°C) augmentent fortement la masculinisation de ces animaux XXmal. Enfin, la croissance des animaux XXmal est affectée négativement selon le degré de perturbation. En conséquence, la masculinisation de ces animaux serait le résultat d'une dérégulation profonde en amont du gène cyp19a1a, avec comme conséquence une instabilité précoce de la différenciation ovarienne suivie par la masculinisation effective d'une partie des animaux XXmal. Cette instabilité serait amplifiée par des températures élevées qui affecteraient à la fois le développement global des animaux XXmal et la transcription de cyp19a1a. Nos résultats suggèrent fortement que le phénotype "mal" est plus complexe qu'un simple phénotype "femelle masculinisée".
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