Collège des sciences biologiques

Intérêts de recherche

Le développement sexuel est le processus qui établit si un embryon deviendra mâle ou femelle. La détermination du sexe et la différenciation sexuelle qui en résulte sont des aspects fondamentaux du développement normal, et ils façonnent profondément l’anatomie, la physiologie et le comportement de presque toutes les espèces animales. En outre, les troubles de la différenciation sexuelle (DSD) font partie des syndromes congénitaux les plus courants et ont souvent de graves conséquences médicales et sociales. Les recherches du laboratoire Zarkower visent à découvrir les mécanismes moléculaires et génétiques qui sous-tendent le développement sexuel. Pour atteindre cet objectif, nous étudions le développement sexuel chez la souris, où de puissantes approches génétiques, génomiques et moléculaires sont possibles et où une grande partie de la biologie est similaire à celle de l’homme. Notre travail se concentre en grande partie sur une famille de gènes que nous avons découverts et qui sont largement conservés dans le développement sexuel. L’un d’entre eux, DMRT1, est localisé dans une courte région du chromosome 9 humain qui est nécessaire au développement masculin. Nous avons créé un « knockout » de Dmrt1 chez la souris et constaté qu’il provoquait des anomalies du testicule similaires à celles observées chez les humains présentant des délétions du chromosome 9. De nombreuses preuves ont impliqué Dmrt1 et ses homologues proches dans la détermination du sexe des vertébrés, chez les oiseaux, les reptiles, les poissons et les amphibiens. Récemment, nous avons découvert que l’identité sexuelle des cellules de la gonade doit être activement maintenue, même chez les adultes, et qu’une perturbation de ce maintien peut amener les cellules à  » changer  » de sexe par un processus de reprogrammation du destin cellulaire, ou transdifférenciation. Pour mieux comprendre comment les cellules gonadiques sont contrôlées, nous utilisons des approches génomiques, notamment ChIP-seq, Hi-ChIP et le profilage d’expression, couplées au ciblage conditionnel des gènes et à la biologie structurelle. Ce travail est en cours, mais a déjà permis d’obtenir des informations importantes sur le maintien et la reprogrammation du destin cellulaire, le cancer des cellules germinales testiculaires, la régulation de la méiose et les cellules souches de la lignée germinale.

Publications sélectionnées : Recherche PubMed

Weinberg P, Berkseth M, Zarkower D, Hobert O. (2018) L’expression sexuellement dimorphe de unc-6/Netrin contrôle le maintien sexospécifique de la connectivité synaptique. Current Biology 28:623-629

Nakagawa T, Zhang T*, Kushi R, Nakano S, Endo T, Nakagawa M, Yanagihara N, Zarkower D., Nakayama K. (2017) Régulation de la transition mitose-méiose par l’ubiquitine ligase β-TrCP dans les cellules germinales mâles. Development 144(22):4137-4147.

Zhang T, Oatley J, Bardwell VJ, et Zarkower D. (2016) DMRT1 est nécessaire à la maintenance et au renouvellement des cellules souches spermatogoniales de la souris. PLoS Genet. 12(9):e1006293.

Murphy, M.W., Lee, J.K., Rojo, S., Gearhart, M.D., Kurahashi, K., Banerjee, S., Loeuille, G.-A., Bashamboo, A., McElreavey, K., Zarkower, D., Aihara, H., et Bardwell, V.J. (2015) An ancient protein-DNA interaction underlying metazoan sex determination. Nature Structural and Molecular Biology 22:442-451.

Gamble, T., Coryell, J., Ezaz, T., Lynch, J., Scantlebury, D.P., et Zarkower, D. (2015) Le séquençage de l’ADN associé à un site de restriction (RAD-seq) révèle un nombre extraordinaire de transitions parmi les systèmes de détermination du sexe des geckos. Biologie moléculaire de l’évolution, 32:1296-1309.

Lindeman, R.E., Gearhart, M.D., Minkina, A., Bardwell, V.J., et Zarkower, D. (2015) Reprogrammation du destin cellulaire sexuel dans l’ovaire par DMRT1. Current Biology 16:764-771.

Zhang, T., Murphy, M.W., Gearhart., M.D., Bardwell, V.J., et Zarkower, D. (2014) L’homologue mammalien de Doublesex DMRT6 coordonne la transition entre les programmes de développement mitotique et méiotique pendant la spermatogenèse. Development 141:3662-3671.

Minkina A, Matson CK, Lindeman RE, Ghyselinck NB, Bardwell VJ, Zarkower D. DMRT1 protège les cellules gonadiques mâles de la transdifférenciation sexuelle dépendante des rétinoïdes. Cellule de développement. 2014 Jun 9;29(5):511-20.

Matson CK, Murphy MW, Sarver AL, Griswold MD, Bardwell VJ, Zarkower D. DMRT1 empêche la reprogrammation féminine dans le testicule mammalien postnatal. Nature. 2011 Jul 20;476(7358):101-4.

Raymond, C.S., C. Shamu, M.M. Shen, K. Seifert, B. Hirsch, J.Hodgkin, et D. Zarkower (1998). Evidence for evolutionary conservation of sex-determining genes. Nature 391:691-695.

Mise à jour : 09/24/2019

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