Régions de susceptibilité dans les remaniements du chromosome Y et mosaïcisme : facteurs de risque du développement sexuel anormal

Le développement sexuel est un processus complexe qui dépend de nombreux gènes, une mutation pouvant entraîner un développement sexuel anormal. Par ailleurs, des anomalies chromosomiques peuvent avoir des répercussions importantes sur la détermination gonadique, surtout lorsqu'il s'agit du chromosome Y puisqu'il porte le gène clé du développement sexuel masculin. Premièrement, nous avons identifié par cytogénétique moléculaire le point de cassure chez 5 patients avec une translocation X;Y et 10 patients avec un chromosome Y isodicentrique. Nous avons ainsi démontré que certaines régions sont plus à risque d'être remaniées, notamment lorsqu'elles contiennent des palindromes ou d'autres séquences répétées. Nous avons également établi une relation entre la distance séparant le centromère et le point de cassure et l'instabilité des chromosomes Y isodicentriques lors des divisions cellulaires. Deuxièmement, nous avons étudié en cytogénétique les gonades de 22 patients avec un chromosome Y normal ou remanié et présentant un développement sexuel anormal. Nous avons mis en évidence la perte du chromosome Y remanié dans une majorité de cellules gonadiques des 10 patients étudiés, expliquant leur phénotype sexuel anormal. Cependant, chez 11 des 12 patients avec un chromosome Y normal, aucun mosaïcisme expliquant clairement leur détermination gonadique anormale n'a été retrouvé. Finalement, nous avons analysé par immunohistochimie les gonades dysgénésiques de 30 patients avec une anomalie du développement sexuel et un chromosome Y normal ou remanié. Nos travaux ont montré la présence de cellules germinales immatures au sein de cordons sexuels primitifs sous forme de tissu gonadique indifférencié dans 15 gonades, dont 9 ont évolué en tumeur gonadique. Dans 13 autres gonades, ces cellules germinales immatures avaient disparues par apoptose. Dans l'ensemble, notre recherche met en évidence la susceptibilité du chromosome Y à subir des remaniements et à être instable lors des divisions cellulaires, et indique que le mosaïcisme peut avoir des répercussions sur la détermination gonadique. Nos travaux montrent également que le tissu gonadique indifférencié peut évoluer vers deux entités, une tumeur gonadique ou une bandelette suite à l'apoptose des cellules germinales, mettant en lumière la nécessité d'analyser le tissu gonadique des patients XY avec dysgénésie gonadique dont les gonades sont laissées en place.

Evolution of Y chromosomes : lessons from mammals and amphibians

RÉSUMÉ : Le sexe des individus peut être déterminé par l'environnement ou la génétique. Lorsque la détermination du sexe est génétique, il y a dans le génome, la présence de chromosomes spécifiques qui détermineront le sexe. Dans cette thèse, j'ai étudié l'évolution des chromosomes sexuels et dans quel contexte des marqueurs sur ces chromosomes peuvent être utilisés. Pour explorer la formation du chromosome Y, nous avons étudié les caractéristiques des chromosomes sexuels chez la rainette verte, Hyla arborea. Dans un premier temps, nous avons utilisé un marqueur situé sur les chromosomes sexuels X et Y chez plusieurs espèces appartenant au groupe de la rainette verte. Cela nous a permis de révéler chez toutes ces espèces une hétérogamétie mâle. Dans un deuxième temps, nous avons tiré profit de deux autres marqueurs situés sur les chromosomes sexuels pour montrer que la recombinaison est supprimée chez les mâles mais pas chez les femelles. Pour expliquer la réduction de la variabilité sur le chromosome Y, il n'est pas nécessaire d'invoquer le balayage sélectif ou la sélection d'arrière-plan : le nombre de copies plus petit du chromosome Y dans le génome et l'absence de recombinaison suffisent à l'expliquer. Nous avons également analysé plus en détail la suppression de la recombinaison chez les mâles de H. arborea. Les modèles classiques de l'évolution des chromosomes sexuels supposent que la taille de la région non-recombinante augmente progressivement pendant l'évolution du chromosome Y, due à l'accumulation de changements structuraux. Dans cette étude, nous montrons un modèle différent, à savoir que la recombinaison est supprimée ou diminuée non seulement sur les chromosomes sexuels mais aussi sur les autosomes chez les mâles, dû à l'action de modificateurs généraux. En utilisant des marqueurs localisés sur le chromosome Y, ainsi que sur l'ADN mitochondrial et le chromosome X, nous avons étudié l'histoire évolutive de la musaraigne musette, Crocidura russula. Cette étude illustre que les analyses génétiques avec plusieurs types de marqueurs génétiques peuvent faciliter l'interprétation de l'histoire évolutive des espèces, mais que l'utilisation des marqueurs sur les chromosomes X et Y pour des études phylogéographiques est limitée par le peu de polymorphisme observé sur ces deux types de marqueurs. Le même jeu de données combiné avec des simulations a été employé pour comprendre les facteurs responsables de la faible variabilité sur le chromosome Y qui peut être expliqué, dans notre étude, par la démographie et les traits d'histoire de vie de C. russula. SUMMARY The sex of an individual is determined either by its environment or its genetics. Genetic sex determination relies on the presence of specific chromosomes that will determine the sex of their bearer. In this thesis, I studied the evolution of the sex chromosomes and the context in which markers on this type of chromosomes can be used. To explore the evolution of a Y chromosome, we studied the nascent sex chromosomes in the European tree frog Hyla arborea. First; we amplified a sex specific marker in several related species of European tree frog and found a homogeneous pattern of male heterogamety. Secondly, we used two additional sex-specific markers to show that recombination is suppressed in males but not in females. There is, therefore, no need to invoke background selection or selective sweeps to explain the reduced genetic variability on the Y chromosome, because the lower number of copies of the Y chromosomes per breeding pair and the absence of recombination are sufficient. To further analyze the suppression of recombination in male European. tree frogs, we constructed a microsatellite linkage map for this species. Classical models of sex-chromosome evolution assume that the non-recombining region expands progressively during the long-term evolution of the Y chromosome, owing to the accumulation of structural changes. Here we show a strikingly different pattern: recombination is suppressed or depressed both on sex chromosomes and autosomes in the heterogametic sex, presumably due to the action of general modifiers. We investigated the evolutionary history of the greater white-toothed shrew, Crocidura russula, using markers on both sex chromosomes and mtDNA. This study illustrates that multilocus genetic analyses facilitates the interpretation of a species' evolutionary history. It also demonstrates that phylogeographic inferences from X and Y chromosomal markers are restricted by the low levels of observed polymorphism. Combining this genetic study with simulations, we determined that the demography and the life-history traits of this species can alone be responsible for the low Y diversity. In conclusion, this thesis shows that sex chromosomes, in combination with autosomes or mtDNA, are necessary to understand the evolution of sex chromosomes and to precisely infer the population history of a species.

Chromosome homologies of the highly rearranged karyotypes of four Akodon species (Rodentia, Cricetidae) resolved by reciprocal chromosome painting: the evolution of the lowest diploid number in rodents

Traditionally comparative cytogenetic studies are based mainly on banding patterns. Nevertheless, when dealing with species with highly rearranged genomes, as in Akodon species, or with other highly divergent species, cytogenetic comparisons of banding patterns prove inadequate. Hence, comparative chromosome painting has become the method of choice for genome comparisons at the cytogenetic level since it allows complete chromosome probes of a species to be hybridized in situ onto chromosomes of other species, detecting homologous genomic regions between them. In the present study, we have explored the highly rearranged complements of the Akodon species using reciprocal chromosome painting through species-specific chromosome probes obtained by chromosome sorting. The results revealed complete homology among the complements of Akodon sp. n. (ASP), 2n = 10; Akodon cursor (ACU), 2n = 15; Akodon montensis (AMO), 2n = 24; and Akodon paranaensis (APA), 2n = 44, and extensive chromosome rearrangements have been detected within the species with high precision. Robertsonian and tandem rearrangements, pericentric inversions and/or centromere repositioning, paracentric inversion, translocations, insertions, and breakpoints, where chromosomal rearrangements, seen to be favorable, were observed. Chromosome painting using the APA set of 21 autosomes plus X and Y revealed eight syntenic segments that are shared with A. montensis, A. cursor, and ASP, and one syntenic segment shared by A. montensis and A. cursor plus five exclusive chromosome associations for A. cursor and six for ASP chromosome X, except for the heterochromatin region of ASP X, and even chromosome Y shared complete homology among the species. These data indicate that all those closely related species have experienced a recent extensive process of autosomal rearrangement in which, except for ASP, there is still complete conservation of sex chromosomes homologies.

Polyploidy in atypical grade II choroid plexus papilloma of the posterior fossa

Cytogenetic studies of choroid plexus tumors, particularly for atypical choroid plexus papillomas, have been rarely described. In the present report, the cytogenetic investigation of an atypical choroid plexus papilloma occurring at the posterior fossa of a 16-year-old male is described. Comparative genome hybridization analysis demonstrated gains of genetic material from almost all chromosomes. Chromosome losses involved 19p, regional losses at chromosome X and loss of chromosome Y. The presence of polyploid cells was confirmed by fluorescence in situ hybridization analysis with probes directed to centromeric regions. Furthermore, the microscopic analysis of cultures showed nuclear buds, nucleoplasmic bridges, and micronuclei in 23% of tumor cells suggesting the presence of complex chromosomal abnormalities. Previous cytogenetic studies on choroid plexus papillomas showed either normal, hypodiploid or hyperdiploid karyotypes. To the best of our knowledge, this is the first report of polyploidy in choroid plexus papilloma of intermediate malignancy grade. Although the mechanisms beneath such genome duplication remain to be elucidated, the observed abnormal nuclear shapes indicate constant restructuring of the tumor`s genome and deserves further investigation.

Impact of additional cytogenetic aberrations at diagnosis on prognosis of CML: long-term observation of 1151 patients from the randomized CML Study IV.

The prognostic relevance of additional cytogenetic findings at diagnosis of chronic myeloid leukemia (CML) is unclear. The impact of additional cytogenetic findings at diagnosis on time to complete cytogenetic (CCR) and major molecular remission (MMR) and progression-free (PFS) and overall survival (OS) was analyzed using data from 1151 Philadelphia chromosome-positive (Ph(+)) CML patients randomized to the German CML Study IV. At diagnosis, 1003 of 1151 patients (87%) had standard t(9;22)(q34;q11) only, 69 patients (6.0%) had variant t(v;22), and 79 (6.9%) additional cytogenetic aberrations (ACAs). Of these, 38 patients (3.3%) lacked the Y chromosome (-Y) and 41 patients (3.6%) had ACAs except -Y; 16 of these (1.4%) were major route (second Philadelphia [Ph] chromosome, trisomy 8, isochromosome 17q, or trisomy 19) and 25 minor route (all other) ACAs. After a median observation time of 5.3 years for patients with t(9;22), t(v;22), -Y, minor- and major-route ACAs, the 5-year PFS was 90%, 81%, 88%, 96%, and 50%, and the 5-year OS was 92%, 87%, 91%, 96%, and 53%, respectively. In patients with major-route ACAs, the times to CCR and MMR were longer and PFS and OS were shorter (P < .001) than in patients with standard t(9;22). We conclude that major-route ACAs at diagnosis are associated with a negative impact on survival and signify progression to the accelerated phase and blast crisis.

Impact of Balanced or Unbalanced Karyotype At Diagnosis On Prognosis of CML: Long-Term Observation From 1346 Patients of the Randomized CML Study IV

Introduction: Acquired genetic instability in chronic myeloid leukemia (CML) as a consequence of the translocation t(9;22)(q34;q11) and the resulting BCR-ABL fusion causes the continuous acquisition of additional chromosomal aberrations and mutations and thereby progression to accelerated phase (AP) and blast crisis (BC). At least 10% of patients in chronic phase (CP) CML show additional alterations at diagnosis. This proportion rises during the course of the disease up to 80% in BC. Acquisition of chromosomal changes during treatment is considered as a poor prognostic indicator, whereas the impact of chromosomal aberrations at diagnosis depends on their type. Patients with major route additional chromosomal alterations (major ACA: +8, i(17)(q10), +19, +der(22)t(9;22)(q34;q11) have a worse outcome whereas patients with minor route ACA show no difference in overall survival (OS) and progression-free survival (PFS) compared to patients with the standard translocation, a variant translocation or the loss of the Y chromosome (Fabarius et al., Blood 2011). However, the impact of balanced vs. unbalanced (gains or losses of chromosomes or chromosomal material) karyotypes at diagnosis on prognosis of CML is not clear yet. Patients and methods: Clinical and cytogenetic data of 1346 evaluable out of 1544 patients with Philadelphia and BCR-ABL positive CP CML randomized until December 2011 to the German CML-Study IV, a randomized 5-arm trial to optimize imatinib therapy by combination, or dose escalation and stem cell transplantation were investigated. There were 540 females (40%) and 806 males (60%). Median age was 53 years (range, 16-88). The impact of additional cytogenetic aberrations in combination with an unbalanced or balanced karyotype at diagnosis on time to complete cytogenetic and major molecular remission (CCR, MMR), PFS and OS was investigated. Results: At diagnosis 1174/1346 patients (87%) had the standard t(9;22)(q34;q11) only and 75 patients (6%) had a variant t(v;22). In 64 of 75 patients with t(v;22), only one further chromosome was involved in the translocation; In 8 patients two, in 2 patients three, and in one patient four further chromosomes were involved. Ninety seven patients (7%) had additional cytogenetic aberrations. Of these, 44 patients (3%) lacked the Y chromosome (-Y) and 53 patients (4%) had major or minor ACA. Thirty six of the 53 patients (2.7%) had an unbalanced karyotype (including all patients with major route ACA and patients with other unbalanced alterations like -X, del(1)(q21), del(5)(q11q14), +10, t(15;17)(p10;p10), -21), and 17 (1.3%) a balanced karyotype with reciprocal translocations [e.g. t(1;21); t(2;16); t(3;12); t(4;6); t(5;8); t(15;20)]. After a median observation time of 5.6 years for patients with t(9;22), t(v;22), -Y, balanced and unbalanced karyotype with ACA median times to CCR were 1.05, 1.05, 1.03, 2.58 and 1.51 years, to MMR 1.31, 1.51, 1.65, 2.97 and 2.07 years. Time to CCR and MMR was longer in patients with balanced karyotypes (data statistically not significant). 5-year PFS was 89%, 78%, 87%, 94% and 69% and 5-year OS 91%, 87%, 89%, 100% and 73%, respectively. In CML patients with unbalanced karyotype PFS (p<0.001) and OS (p<0.001) were shorter than in patients with standard translocation (or balanced karyotype; p<0.04 and p<0.07, respectively). Conclusion: We conclude that the prognostic impact of additional cytogenetic alterations at diagnosis of CML is heterogeneous and consideration of their types may be important. Not only patients with major route ACA at diagnosis of CML but also patients with unbalanced karyotypes identify a group of patients with shorter PFS and OS as compared to all other patients. Therefore, different therapeutic options such as intensive therapy with the most potent tyrosine kinase inhibitors or stem cell transplantation are required.

Single loci with major effects in fire ants : the effects of the complementary sex-determining locus and the green beard supergene on gene expression

Etant données la complexité et la redondance des réseaux de gènes influençant de nombreux phénotypes, l'étude des rares cas d'un locus unique ayant des effets importants sur de nombreux phénotypes peut fournir des informations cruciales sur l'évolution des traits complexes. Nous avons séquencé le génome de la fourmi de feu Solenopsis invicta pour étudier comment l'expression des gènes détermine les effets majeurs et étendus de deux loci uniques sur le phénotype. Le premier locus concerne la détermination du sexe par le modèle des allèles complémentaires. Ce locus est connu pour déterminer le sexe chez tous les hyménoptères mais n'a été caractérisé que chez les abeilles. Les hétérozygotes pour ce locus se développent en reines diploïdes (ou ouvrières stériles) alors que les homozygotes se développent en mâles diploïdes incapables de produire du sperme et les hémizygotes en mâles haploïdes fertiles. Nous avons comparé l'expression des gènes entre les reines et les deux types de mâles au stade pupe, ainsi que 1 et 11 jours après l'émergence. Nous avons trouvé un changement prononcé de l'expression des gènes chez les mâles diploïdes, passant de très proche de celle des reines au stade pupe à identique aux mâles haploïdes 11 jours après l'émergence. Cela signifie que les mâles diploïdes sont condamnés à être stériles parce que les effets après émergence du locus de détermination du sexe ne per¬mettent pas d'effacer les effets de la ploïdie sur l'expression des gènes pendant le stade pupe, quand la spermatogénèse prend place. Le second locus aux effets majeurs que nous avons étudié est le supergène dit "green beard", qui consiste en 616 gènes couvrant 55% d'un chromosome (13 Mb) et est caractérisé par une absence de recombinaison entre les deux variants du supergène : "Social B" et "Social b" (SB et Sb). Au travers de l'effet "green beard", par lequel les ouvrières avec le supergène Sb discriminent favorablement les reines qui partagent ce supergène de façon perceptible, le génotype des reines fondatrices au niveau de ce supergène détermine l'organisation de la colonie : soit elle contient une seule reine SB/SB, soit plusieurs reines SB/Sb. Nous avons montré que le chromosome Sb a évolué comme le chromosome Y, accumulant probablement des allèles favorables dans des colonies avec plusieurs reines mais défavorables dans des colonies avec une seule reine (cf. gènes sexuellement antagonistes), ainsi que des transposons et des séquences répéti¬tives. Nous avons également montré que le polymorphisme du supergène cause de grandes différences d'expression chez les ouvrières et particulièrement les reines mais pas chez les mâles. Pour comprendre comment le polymorphisme du supergène chez les reines peut affecter l'organisation de la colonie, nous avons comparé l'expression entre les génotypes SB/SB et SB/Sb chez des reines vierges (1 et 11 jours) et des reines matures. Nous avons montré que les reines SB/SB sur-régulent des gènes impliqués dans la reproduction, expli-quant pourquoi elle grandissent plus rapidement et peuvent fonder des colonies de façon indépendante, tandis que les reines SB/Sb (qui ne peuvent fonder une nouvelle colonie) sur-régulent des gènes de signalement chimique qui affectent l'organisation des colonies par l'effet "green beard". - Given the complexity and redundancy of the gene networks that underlie many pheno- types, the study of rare cases of a single locus having major effects on many phenotypes can give powerful insights into the evolution of complex traits. We sequenced the genome of Solenopsis invicta fire ants to study how gene expression mediates the widespread major effects of two single loci on phenotype. The first is the complementary sex-determining locus, which is known to exist in most Hymenoptera despite being characterized only for honeybees. Heterozygotes at this locus become diploid queens (or sterile workers), homozy¬gotes become aspermic diploid males, and hemizygotes become fertile haploid males. We compared gene expression between queens and both types of males in pupae and 1 and 11 days after eclosion. We found a pronounced shift in gene expression in diploid males, from being nearly identical to queens as pupae to identical to haploid males 11 days after eclosion. This means that diploid males are condemned to sterility because the overriding effects of the sex locus after eclosion cannot undo the ploidy effects on expression during the pupal stage, when spermatogenesis must be completed. The second locus with major ef¬fects that we studied was the so-called "green beard" supergene, which consists of 616 genes encompassing 55% of one chromosome (13 Mb), without recombination between the two variants "Social B" and "Social b" (SB and Sb) supergene. Through the green beard effect, i.e. workers with the Sb supergene discriminating in favor of queens who perceptibly share this supergene, the founding queen's genotype at the supergene determines colony organi¬zation: either headed by a single SB/SB queen or many SB/Sb queens. We show that the Sb chromosome evolved like a Y-chromosome, probably accumulating alleles beneficial in multi-queen colonies but disadvantageous in single-queen colonies (cf. sexually antagonistic genes), as well as transposons and repetitive sequences. We also show that the polymor¬phism of the supergene causes widespread expression differences in workers and especially queens but not in males. To understand how the polymorphism at the supergene in queen can transform colony organization, we compared the expression between SB/SB and SB/Sb virgin queens (1 and 11 days) and mother queens. We show that SB/SB queens up-regulate genes involved in reproduction, explaining why they mature faster and can found colonies independently, while SB/Sb queens (which cannot found colonies) up-regulate chemical signaling genes that can transform colonies through the green beard effect.

Sex-linked genetic markers in the shrews of the Sorex araneus group : from free gene flow to speciation

SUMMARY: The shrews of the Sorex araneus group are morphologically .very similar, but have undergone a spectacular chromosomal evolution. Altogether, the shrews of this group present a complete array of every possible level of chromosomal and genetic differentiation. In South-Western Europe, four species are recognised: S. antiriorii, S. araneus, S. coronatus and S. granarius, which differ essentially by the amount and the composition of Robertsonian metacentric chromosomés. Additionally, several chromosome races of S. araneus are also present in the same region (i.e. Bretolet, Carlit, Cordon, Jura and Vaud). The objective of this thesis was to examine the genetic relationships between populations, races and /or species of the Sorex araneus group with a special emphasis onsex-specific markers (mtDNA and Y chromosome). We first investigate the evolutionary history of the shrews of the Sorex araneus group distributed in the South-Western Europe. The results of. these analyses confirmed the difficulty to draw a single dichotomic tree within this group. Incongruent mtDNA and Y chromosome phylogenies suggest further that genetic and chromosomal evolution are in this group partially independent processes and that the evolutionary history of the south-western European populations of the S. araneus group can only be understood if we consider secondary contacts between taxa, after their divergence (with genetic exchanges by means of hybridization and / or introgression). Using one male-inherited, one female inherited and eight biparentally inherited markers, we investigate the population genetic structure of the Valais shrew (Sorex antinorii). Overall there results suggest that two already well-differentiated genetic lineages colonized the Swiss Alps after the last glacial period and came into contact in the Rhône Valley. After the Valais shrew (Sorex antinorii) reached the Swiss Alps, it came into contact with the common shrew (Sorex araneus). When two species come into contact and hybridize, endogenous counter-selection of hybrids is usually first expressed as a reduced fertility or viability in hybrids of the heterogametic sex, a mechanism know as Haldane's rule (Haldane 1922). We first evaluated the extent of introgression for Y chromosome, mtDNA and autosomal markers in a hybrid zone between S. antinoriii and S. araneus. The overall level of genetic and karyotypic differentiation between the two species must be strong .enough to allow the detection asymmetric introgression. Secondly, we compared the levels of gene flow between chromosome common to both species and chromosome differently rearranged in each of them. We detected a significantly stronger genetic structure in rearranged chromosomes. Over a 10-year period, we even observed a decrease of genetic structure for common chromosomes. These results strongly support the role of chromosomal rearrangements in the reproductive barrier between S. araneus and S. anfinorii. Overall, this thesis underlines the need to use different inherited (paternally, maternally and / or biparentally) and chromosomally located (on common vs. on rearranged chromosomes) markers to obtain more accurate pictures of genetic relationships between populations or species. RÉSUMÉ: Les musaraignes du groupe Sorex araneus sont morphologiquement très proches, mais ont connu une spectaculaire évolution chromosomique. Prises dans leur ensemble, les musaraignes de ce groupe présentent tous les nivaux possibles de différenciation génétique et chromosomique. Dans le sud-ouest de l'Europe, quatre espèces appartenant à ce groupe sont présentes : S. antinorii, S. araneus, S. coronatus et S. granarius. Celles-ci diffèrent essentiellement par leur caryotype dont la variabilité est principalement due à des fusions Robertsoniennes. De plus, plusieurs races chromosomiques appartenant à S. araneus sont aussi présentes dans la même région (i.e. les races Bretolet, Carlit, Cordon, Jura et Vaud). L'objectif de cette thèse était d'examiner les relations génétiques entre populations, races et/ou espèces du groupe S. araneus, en utilisant particulièrement des marqueurs liés aux sexes (ADN mitochondrial et Chromosome Y). Nous avons dans un premier temps retracé l'histoire évolutive des musaraignes de ce groupe dans le sud-ouest de l'Europe. Les résultats dé ces analyses confirment qu'il est difficile de tracer un simple arbre dichotomique au sein de ce groupe. Les arbres phylogénétiques obtenus sur l'ADN mitochondrial et le chromosome Y sont incongruents et suggèrent de plus que l'évolution génétique et chromosomique sont des processus indépendants. L'histoire évolutive -des populations de ce groupe ne peut. être comprise qu'en considérant des contacts secondaires entre taxa postérieure à leur divergence et induisant des échanges génétiques par hybridation et/ou introgression. Par la suite, nous avons examiné la structure génétique des populations de la musaraigne du Valais, S. antinorii, en utilisant un marqueur transmis par les mâles, un marqueur transmis par les femelles et huit marqueurs transmis par les 2 sexes. Nos résultats suggèrent que deux lignées génétiquement bien différenciées aient colonisé les Alpes Suisses, après les dernières glaciations et entrent en contact dans là Vallée du Rhône. Après avoir franchi les Alpes Suisses, la musaraigne du Valais est entrée en contact avec là musaraigne commune (S. araneus). Lorsque deux espèces entrent en contact et s'hybrident, la sélection contre les hybrides implique habituellement une baisse de fertilité ou de viabilité des hybrides du sexe hétérogamétique (i.e. les mâles XY chez les mammifères). Ce mécanisme est connu sous le nom de règle de Haldane (Haldane 1922) et implique une plus forte structuration génétique de marqueurs males - spécifiques que des marqueurs femelles spécifiques. Nous avons donc évalué le degré d'introgression des marqueurs situés sur le chromosome Y, sur l'ADN mitochondrial et sur des autosomes dans une zone hybride entre S. araneus et S. antinorii. Le niveau de différenciation chromosomique et génétique entre les 2 espèces doit être suffisamment fort pour ne pas permettre la détection d'une introgression asymétrique entre les sexes. Dans un second temps, nous avons comparé les niveaux de flux de gênes mesurés à l'échelle du chromosome, pour des chromosomes communs aux deux espèces et pour des chromosomes différemment arrangées dans chacune des deux espèces. Nous avons détecté une structure génétique significativement plus forte sur les chromosomes réarrangés et comme la zone hybride a été étudiée à dix années d'intervalle, nous observons même une diminution de la structure génétique pour les chromosomes communs au cours du temps.. Ces résultats soutiennent fortement l'hypothèse d'un rôle des réarrangements chromosomiques dans l'établissement d'une barrière reproductive entre S. araneus et S. antinorii. Ainsi cette thèse souligne l'utilité d'utiliser des marqueurs génétiques avec différents modes de transmission. (par les mâles, par les femelles et/ou par les 2 sexes) ou localisés au niveau du chromosome (chromosomes communs vs chromosomes réarrangés) afin d'obtenir une image plus juste ou du moins plus complète des relations génétiques entre populations ou espèces.

Genes, environment and sex : perspectives from ectothermic vertebrates

RESUMELes modèles classiques sur l'évolution des chromosomes sexuels supposent que des gènes sexe- antagonistes s'accumulent sur les chromosomes sexuels, entraînant ainsi l'apparition d'une région non- recombinante, qui se répand progressivement en favorisant l'accumulation de mutations délétères. En accord avec cette théorie, les chromosomes sexuels que l'on observe aujourd'hui chez les mammifères et les oiseaux sont considérablement différenciés. En revanche, chez la plupart des vertébrés ectothermes, les chromosomes sexuels sont indifférenciés et il existe une impressionnante diversité de mécanismes de détermination du sexe. Au cours de cette thèse, j'ai étudié l'évolution des chromosomes sexuels chez les vertébrés ectothermes, en outre pour mieux comprendre ce contraste avec les vertébrés endothermes. L'hypothèse « high-turnover » postule que les chromosomes sexuels sont remplacés régulièrement à partir d'autosomes afin d'éviter leur dégénérescence. L'hypothèse « fountain-of-youth » propose que la recombinaison entre le chromosome X et le chromosome Y au sein de femelles XY empêche la dégénérescence. Les résultats de ma thèse, basés sur des études théoriques et empiriques, suggèrent que les deux processus peuvent être entraînés par l'environnement et ainsi jouent un rôle important dans l'évolution des chromosomes sexuels chez les vertébrés ectothermes.SUMMARYClassical models of sex-chromosome evolution assume that sexually antagonistic genes accumulate on sex chromosomes leading to a non-recombining region, which progressively expands and favors the accumulation of deleterious mutations. Concordant with this theory, sex chromosomes in extant mammals and birds are considerably differentiated. In most ectothermic vertebrates, such as frogs, however, sex chromosomes are undifferentiated and a striking diversity of sex determination systems is observed. This thesis was aimed to investigate this apparent contrast of sex chromosome evolution between endothermic and ectothermic vertebrates. The "high-turnover" hypothesis holds that sex chromosomes arose regularly from autosomes preventing decay. The "fountain-of-youth" hypothesis posits that sex chromosomes undergo episodic X-Y recombination in sex-reversed XY females, thereby purging ("rejuvenating") the Y chromosome. We suggest that both processes likely played an important role in sex chromosome evolution of ectothermic vertebrates. The literature largely views sex determination as a dichotomous process: individual sex is assumed to be determined either by genetic (genotypic sex determination, GSD) or by environmental factors (environmental sex determination, ESD), most often temperature (temperature sex determination, TSD). We endorsed an alternative view, which sees GSD and TSD as the ends of a continuum. The conservatism of molecular processes among different systems of sex determination strongly supports the continuum view. We proposed to define sex as a threshold trait underlain by a liability factor, and reaction norms allowing modeling interactions between genotypic and temperature effects. We showed that temperature changes (due to e.g., climatic changes or range expansions) are expected to provoke turnovers in sex-determination mechanisms maintaining homomorphic sex chromosomes. The balanced lethal system of crested newts might be the result of such a sex determination turnover, originating from two variants of ancient Y-chromosomes. Observations from a group of tree frogs, on the other hand, supported the 'fountain of youth' hypothesis. We then showed that low rates of sex- reversals in species with GSD might actually be adaptive considering joint effects of deleterious mutation purging and sexually antagonistic selection. Ongoing climatic changes are expected to threaten species with TSD by biasing population sex ratios. In contrast, species with GSD are implicitly assumed immune against such changes, because genetic systems are thought to necessarily produce even sex ratios. We showed that this assumption may be wrong and that sex-ratio biases by climatic changes may represent a previously unrecognized extinction threat for some GSD species.

Impact of unbalanced minor route versus major route karyotypes at diagnosis on prognosis of CML.

Major route additional cytogenetic aberrations (ACA) at diagnosis of chronic myeloid leukaemia (CML) indicate an increased risk of progression and shorter survival. Since major route ACA are almost always unbalanced, it is unclear whether other unbalanced ACA at diagnosis also confer an unfavourable prognosis. On the basis of 1348 Philadelphia chromosome-positive chronic phase patients of the randomized CML study IV, we examined the impact of unbalanced minor route ACA at diagnosis versus major route ACA on prognosis. At diagnosis, 1175 patients (87.2 %) had a translocation t(9;22)(q34;q11) and 74 (5.5 %) a variant translocation t(v;22) only, while a loss of the Y chromosome (-Y) was present in addition in 44 (3.3 %), balanced or unbalanced minor route ACA each in 17 (1.3 %) and major route ACA in 21 (1.6 %) cases. Patients with unbalanced minor route ACA had no significantly different cumulative incidences of complete cytogenetic remission or major molecular remission and no significantly different progression-free survival (PFS) or overall survival (OS) than patients with t(9;22), t(v;22), -Y and balanced minor route karyotypes. In contrast, patients with major route ACA had a shorter OS and PFS than all other groups (all pairwise comparisons to each of the other groups: p ≤ 0.015). Five-year survival probabilities were for t(9;22) 91.4 % (95 % CI 89.5-93.1), t(v; 22) 87 % (77.2-94.3), -Y 89.0 % (76.7-97.0), balanced 100 %, unbalanced minor route 92.3 % (72.4-100) and major route 52.2 % (28.2-75.5). We conclude that only major route, but not balanced or unbalanced minor route ACA at diagnosis, has a negative impact on prognosis of CML.

Cytogenetic study of the genus Saguinus (Callithrichidae, Primates)

Eight subspecies from the genus Saguinus (S. fuscicollis fuscicollis, S. fuscicollis weddelli, S. bicolor bicolor, S. bicolor martinsi, S. mystax mystax, S. imperator imperator, S. midas midas, and S. midas niger) were studied. Five of them (S. f. fuscicollis, S. f. weddelli, S. b. martinsi, S. m. mystax and S. i. imperator) had their karyotypes described for the first time. Conventional coloration, banding patterns G, C and NOR, and G/C sequential banding tecniques were used. All samples showed the same diploid number (2n = 46). The patterns of the G, C and NOR bands were very similar with little differences in the quantity and constitutive heterochromatin distribution of the autosomes. Constitutive heterochromatin was observed only in telomeric regions of some chromosomes of S. f. fuscicollis and S. f. weddelli. The X chromosome was the same in all subspecies, but chromosome Y differed in size and morphology. XX/XY chimerism was verified in all subspecies

Citogenética do javali em criatórios comerciais das regiões Sul e Sudeste do Brasil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Heterochromatic banding pattern in two Brazilian populations of Aedes aegypti

We analysed samples of Aedes aegypti from Sao Jose do Rio Preto and Franca (Brazil) by C-banding and Ag-banding staining techniques. C-banding pattern of Ae. aegypti from Sao Jose do Rio Preto examined in metaphase cells differed from Franca. The chromosomes 2, 3 and X showed centromeric C-bands in both populations, but a slightly stained centromeric band in the Y chromosome was observed only in Sao Jose do Rio Preto. In addition, the X chromosome in both populations and the Y chromosome of all individuals from Sao Jose do Rio Preto showed an intercalary band on one of the arms that was absent in Franca. An intercalary, new band, lying on the secondary constriction of chromosome 3 was also present in mosquitoes of both populations. The comparison of the present data with data in the literature for Ae. aegypti from other regions of the world showed that they differ as to the banding pattern of sex chromosomes and the now described intercalary band in chromosome 3. The observations suggested that the heterochromatic regions of all chromosomes are associated to constitute a single C-banded body in interphase cells. Ag-banding technique stained the centromeric regions of all chromosomes (including the Y) and the intercalary C-band region of the X chromosome in both populations. As Ae. aegypti populations are widespread in a great part of the world, the banding pattern variations indicate environmental interactions and may reveal both the chromosome evolutionary patterns in this species and the variations that may interfere with its vector activity.

Estudo de frequências alélicas de STRs do cromossomo X na população brasileira de Araraquara-SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)