Doctoral thesis (Dissertations and theses)
Interactions génétiques et environnementales impliquées dans la détermination précoce du sexe chez un modèle de téléostéen : épigénétique, héritabilité et adaptation
Nivelle, Renaud
2021
 

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Keywords :
Aquaculture; Sex Determination; Tilapia; Methylome; Transcriptome; Epigenetic; Brain; Gonads; Sex reversal
Abstract :
[fr] Le Tilapia du Nil, Oreochromis niloticus, est une espèce de poisson tropicale gonochorique d’origine africaine d’un grand intérêt économique. Cette espèce présente un déterminisme du sexe complexe, dépendant de facteurs génétiques majeurs (système XX|XY), de facteurs génétiques mineurs et de facteurs environnementaux, en particulier de la température. Il a en effet été montré que des hautes températures (supérieures à 32°C) appliquées durant le développement induisent une masculinisation des individus dans des proportions variables. De grandes inconnues existent cependant quant à l’intégration de ce signal et à son interaction avec les autres facteurs. Les objectifs de ce travail ont été articulés autour de 4 grands axes de recherche : (1) La remise en contexte de l’inversion sexuelle par les hautes températures, (2) la recherche de nouveaux gènes (3) l’étude de potentiels mécanismes de régulation épigénétique et (4) d’un potentiel rôle du cerveau dans l’inversion sexuelle par les hautes températures. Une expérience de preferendum thermique a permis de montrer que des juvéniles à génotype sexuel XX choisissaient volontairement des températures masculinisantes, ce qui entraine une déviation du sexe ratio de la population. Cela donne du poids quant à l’existence du phénomène de masculinisation par les hautes températures dans le milieu naturel. Des études d’inversion sexuelle thermique tardive sur des individus à génotype sexuel YY ont permis de remettre en évidence un phénomène de féminisation par les hautes températures, ce qui pousse à développer un modèle plus complexe pour expliquer l’intégration du signal température lors du déterminisme du sexe chez O. niloticus et a amené à intégrer la féminisation par les hautes températures aux différents axes de recherche de ce travail. Lors des différentes expériences d’inversion sexuelle thermique, il a été observé que les répétitions d’un croisement identique donnaient des progénitures avec une réponse variable à la température. Il a également été observé que l’origine du mâle utilisé (inversion spontanée, thermique ou hormonale) a une influence sur la thermosensibilité de la progéniture. Ces deux observations ont mené à l’hypothèse de l’implication de mécanismes épigénétiques dans l’inversion sexuelle à la haute température. Le méthylome des gonades d’individus XX et XY à 15 jpf et 40 jpf a donc été étudié par séquençage Oxford Nanopore Technology®. Aucune différence de méthylation des gènes connus pour être impliqués dans le déterminisme du sexe n’a été observée dans le cadre de notre étude. Des différences de méthylation dans des gènes impliqués dans le métabolisme ont cependant été mises en évidence. Le transcriptome des gonades et des têtes à 15 jpf et à 40 jpf d’individus XX et XY élevés en condition contrôle (28°C) et en traitement par la haute température (36,5°C) a été analysé par RNA-seq dans le but de trouver des gènes cibles impliqués dans la masculinisation et dans la féminisation par les hautes températures. Beaucoup de gènes cibles ont été identifiés et des critères de sélection ont été appliqués pour identifier les gènes d’intérêt les plus pertinents. Dans les gonades, foxl2, un gène codant pour un facteur de transcription activateur de la voie de la stéroïdogenèse femelle a pu a été identifié comme étant sous-exprimé lors de la masculinisation et surexprimé lors de la féminisation. Dans les têtes à 15 jpf, il a été observé que le gène dbi était surexprimé lors de la masculinisation et sous-exprimé lors de la féminisation. Ce gène code pour plusieurs neuropeptides potentiellement circulants qui sont connus pour être impliqués dans l’import de cholestérol dans les mitochondries, qui est la première étape de la stéroïdogenèse. La mise en évidence de dbi[2] dans les têtes couplées aux résultats d’inversion thermique précoce, aux déplacement précoces des juvéniles vers les hautes températures dans l’expérience de preferendum thermique et à la remise en évidence de la féminisation nous ont amenés à émettre l’hypothèse de l’implication du cerveau dans l’intégration du signal température. Pour illustrer cette hypothèse, nous avons développé un modèle général en 3 parties : (1) l’intégration du signal par le cerveau, (2) le moyen de communication entre le cerveau et les gonades et (3) la réponse spécifique de la gonade entrainant la différenciation sexuelle. En conclusion, ce travail a permis de mieux caractériser certains phénomènes liés à l’inversion sexuelle chez le tilapia du Nil, mais aussi de trouver, par des études de séquençage à haut-débit, de nouveaux gènes cibles dont l’étude approfondie permettraient de mieux comprendre l’intégration du signal température lors du déterminisme sexuel de O. niloticus.
Research center :
Centre de Formation et de Recherche en Aquaculture (CEFRA)
GIGA-I3 - Giga-Infection, Immunity and Inflammation - ULiège
Disciplines :
Aquatic sciences & oceanology
Author, co-author :
Nivelle, Renaud ;  Université de Liège - ULiège > Département de Biologie, Ecologie et Evolution > Gestion des ressources aquatiques et aquaculture
Language :
French
Title :
Interactions génétiques et environnementales impliquées dans la détermination précoce du sexe chez un modèle de téléostéen : épigénétique, héritabilité et adaptation
Alternative titles :
[en] Genetic and environmental interactions involved in early sex determination in a teleost model: epigenetics, heritability and adaptation
Defense date :
13 September 2021
Number of pages :
287
Institution :
ULiège - Université de Liège
Degree :
Thèse de doctorat en sciences
Promotor :
Muller, Marc  ;  Université de Liège - ULiège > GIGA > GIGA I3 - Laboratory for Organogenesis and Regeneration
Rougeot, Carole ;  Université de Liège - ULiège > Département de Biologie, Ecologie et Evolution > Gestion des ressources aquatiques et aquaculture
President :
Parmentier, Eric  ;  Université de Liège - ULiège > Freshwater and OCeanic science Unit of reSearch (FOCUS)
Jury member :
Baroiller, Jean-François
Georges, Michel
Kestemont, Patrick ;  Université de Liège - ULiège > Département de gestion vétérinaire des Ressources Animales (DRA)
Coppieters, Wouter ;  Université de Liège - ULiège > Département de gestion vétérinaire des Ressources Animales (DRA) > Génomique animale
Name of the research project :
SRL Fish Sex Ratio Lability: Mechanisms and their Morphological, Behavioural and Ecological Consequences
Funders :
ULiège - Université de Liège [BE]
F.R.S.-FNRS - Fonds de la Recherche Scientifique [BE]
Available on ORBi :
since 16 August 2021

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