Chimère (génétique)

Une chimère animale est un organisme unique composé de deux ou plusieurs populations différentes de cellules génétiquement distinctes provenant de différents zygotes impliqués dans la reproduction sexuée. Si les différentes cellules sont issues du même zygote, lorganisme est appelé une mosaïque. Les chimères sont formées dau moins quatre cellules mères (deux œufs fécondés ou des embryons précoces fusionnés ensemble). Chaque population de cellules garde son propre caractère et lorganisme qui en résulte est un mélange de tissus. Des cas de chimérisme humain ont été documentés.

Cette condition est soit héréditaire, soit acquise par perfusion de cellules hématopoïétiques allogéniques lors dune transplantation ou dune transfusion. Chez les jumeaux non identiques, le chimérisme se produit au moyen danastomoses des vaisseaux sanguins. La probabilité que la progéniture soit une chimère est augmentée si elle est créée par fécondation in vitro. Les chimères peuvent souvent se reproduire, mais la fertilité et le type de progéniture dépendent de la lignée cellulaire qui a donné naissance aux ovaires ou aux testicules; divers degrés de différences intersexes peuvent survenir si un ensemble de cellules est génétiquement féminin et un autre génétiquement masculin.

Chimérisme tétragamétiqueEdit

Le chimérisme tétragamétique est une forme de chimérisme congénital. Cette condition se produit par la fécondation de deux ovules séparés par deux spermatozoïdes, suivie de lagrégation des deux au stade blastocyste ou zygote. Cela se traduit par le développement dun organisme avec des lignées cellulaires entremêlées. En dautres termes, la chimère est formée à partir de la fusion de deux jumeaux non identiques (une fusion similaire se produit vraisemblablement avec des jumeaux identiques, mais comme leurs génotypes ne sont pas significativement distincts, lindividu résultant ne serait pas considéré comme une chimère). En tant que tels, ils peuvent être mâles, femelles ou avoir des caractéristiques intersexuées mixtes.

Au fur et à mesure que lorganisme se développe, il peut arriver à posséder des organes qui ont différents ensembles de chromosomes. Par exemple, la chimère peut avoir un foie composé de cellules avec un ensemble de chromosomes et avoir un rein composé de cellules avec un deuxième ensemble de chromosomes. Cela sest produit chez les humains et à un moment donné, on a pensé que cétait extrêmement rare, bien que des preuves plus récentes suggèrent que ce nest pas le cas.

Ceci est particulièrement vrai pour le marmouset. Des recherches récentes montrent que la plupart des marmousets sont des chimères, partageant lADN avec leurs jumeaux fraternels. 95% des jumeaux fraternels ouistiti échangent du sang par le biais de fusions chorioniques, ce qui en fait des chimères hématopoïétiques.

La plupart des chimères traverseront la vie sans se rendre compte quelles sont des chimères. La différence de phénotypes peut être subtile (par exemple, avoir le pouce dun auto-stoppeur et un pouce droit, les yeux de couleurs légèrement différentes, la croissance différentielle des poils sur les côtés opposés du corps, etc.) ou complètement indétectable. Les chimères peuvent également montrer, sous un certain spectre de lumière UV, des marques distinctives sur le dos ressemblant à celles des pointes de flèches pointant vers le bas des épaules vers le bas du dos; cest une expression de linégalité des pigments appelée les lignes de Blaschko.

Personnes affectées peuvent être identifiés par la découverte de deux populations de globules rouges ou, si les zygotes sont de sexe opposé, des organes génitaux ambigus et intersexués seuls ou en combinaison; ces personnes ont parfois aussi une peau inégale, des cheveux ou une pigmentation des yeux (hétérochromie). Si les blastocystes sont de sexe opposé, des organes génitaux des deux sexes peuvent se former: soit lovaire et les testicules, soit des ovotestes combinés, dans une forme rare dintersexe, une condition précédemment connue sous le nom dhermaphrodisme véritable.

Notez que le la fréquence de cette condition nindique pas la véritable prévalence du chimérisme. La plupart des chimères composées de cellules mâles et femelles nont probablement pas de condition intersexe, comme on pourrait sy attendre si les deux populations de cellules étaient uniformément mélangées dans tout le corps. Souvent, la plupart ou toutes les cellules dun seul type cellulaire seront composées dune seule lignée cellulaire, cest-à-dire que le sang peut être composé principalement dune lignée cellulaire et les organes internes de lautre lignée cellulaire. Les organes génitaux produisent les hormones responsables dautres caractéristiques sexuelles.

Les chimères naturelles ne sont presque jamais détectées à moins quelles ne présentent des anomalies telles que des caractéristiques masculines / féminines ou hermaphrodites ou une pigmentation inégale de la peau. Les plus visibles sont certains chats mâles écaille de tortue et calicot (bien que la plupart des écailles mâles aient un chromosome X supplémentaire responsable de la coloration) ou des animaux avec des organes sexuels ambigus.

Lexistence du chimérisme est problématique pour les tests ADN, un fait qui a des implications pour le droit de la famille et le droit pénal. Laffaire Lydia Fairchild, par exemple, a été portée devant les tribunaux après que des tests ADN ont apparemment montré que ses enfants ne pouvaient pas être les siens. Des accusations de fraude ont été déposées contre elle et la garde de ses enfants a été contestée.Laccusation contre elle a été rejetée lorsquil est devenu clair que Lydia était une chimère, lADN correspondant étant trouvé dans son tissu cervical. Un autre cas était celui de Karen Keegan, qui était également soupçonnée (au départ) de ne pas être la mère biologique de ses enfants, après que des tests ADN sur ses fils adultes pour une greffe de rein dont elle avait besoin semblaient montrer quelle nétait pas leur mère.

Létat tétragamétique a des implications importantes pour la transplantation dorganes ou de cellules souches. Les chimères ont généralement une tolérance immunologique aux deux lignées cellulaires.

MicrochimerismEdit

Le microchimérisme est la présence dun petit nombre de cellules génétiquement distinctes de celles de lindividu hôte. La plupart des gens naissent avec quelques cellules génétiquement identiques à leur mère « et la proportion de ces cellules diminue chez les individus en bonne santé. ils vieillissent. Il a été observé que les personnes qui conservent un plus grand nombre de cellules génétiquement identiques à celles de leur mère présentent des taux plus élevés de certaines maladies auto-immunes, probablement parce que le système immunitaire est responsable de la destruction de ces cellules et qu’un défaut immunitaire commun l’empêche de le faire et provoque également problèmes auto-immunes: les taux plus élevés de maladies auto-immunes en raison de la présence de cellules dorigine maternelle expliquent pourquoi, dans une étude de 2010 sur un homme de 40 ans atteint dune maladie de type sclérodermie (maladie rhumatismale auto-immune), les cellules féminines détectées dans son on pensait que la circulation sanguine via FISH (hybridation in situ par fluorescence) était dorigine maternelle. Cependant, sa forme de microchimérisme sest avérée être due à un jumeau disparu, et on ne sait pas si le microchimérisme dun jumeau disparu pourrait prédisposer les individus aux maladies auto-immunes Les mères ont souvent aussi quelques cellules génétiquement identiques à celles de leurs enfants, et certaines personnes ont aussi des cellules génétiquement identiques à celles de leurs enfants. de leurs frères et sœurs (frères et sœurs maternels uniquement, puisque ces cellules leur sont transmises parce que leur mère les a conservées).

Chimérisme symbiotique chez la baudroie Modifier

Le chimérisme se produit naturellement chez la baudroie cératioïde adulte et est en fait une partie naturelle et essentielle de leur cycle de vie. Une fois que le mâle atteint lâge adulte, il commence sa recherche dune femelle. En utilisant de puissants récepteurs olfactifs (ou olfactifs), le mâle cherche jusquà ce quil localise une baudroie femelle. Le mâle, de moins dun pouce de longueur, mord dans sa peau et libère une enzyme qui digère la peau de sa bouche et de son corps, fusionnant la paire au niveau des vaisseaux sanguins. Bien que cet attachement soit devenu nécessaire à la survie du mâle, il finira par le consommer, car les deux baudroie fusionnent en un seul individu hermaphrodite. Parfois, dans ce processus, plusieurs mâles sattachent à une seule femelle en tant que symbiote. cas, ils seront tous consommés dans le corps de la plus grande femelle pêcheur. Une fois fusionnés à une femelle, les mâles atteindront la maturité sexuelle, développant de gros testicules au fur et à mesure que leurs autres organes satrophient. la femelle produit un œuf, de sorte que le poisson chimérique puisse avoir un plus grand nombre de descendants.

Chimérisme de la lignée germinale Modifier

Le chimérisme de la lignée germinale se produit lorsque les cellules germinales (par exemple, le sperme et lovule) cellules) dun organisme ne sont pas génétiquement identiques au sien. On a récemment découvert que les marmousets peuvent porter les cellules reproductrices de leurs frères et sœurs jumeaux (fraternels) en raison de la fusion placentaire au cours du développement. (Les marmousets donnent presque toujours naissance à fr aternal twins.)

Chimérisme artificielEdit

Le chimérisme artificiel entre dans la catégorie artificielle dans laquelle une chimère peut exister. Un individu qui relève de cette classification possède deux ensembles différents de pedigrees génétiques: lun qui a été hérité génétiquement au moment de la formation de lembryon humain et lautre qui a été intentionnellement introduit par une procédure médicale connue sous le nom de transplantation. Les types spécifiques de greffes qui pourraient induire cette maladie comprennent les greffes de moelle osseuse et les greffes dorganes, car le corps du receveur travaille essentiellement pour y incorporer de manière permanente les nouvelles cellules souches sanguines.

Un exemple de chimérisme artificiel chez les animaux sont les chimères du poussin de caille. En utilisant la transplantation et lablation au stade de lembryon de poulet, le tube neural et les cellules de la crête neurale du poussin ont été ablatés et remplacés par les mêmes parties dune caille. Une fois éclos, les plumes de caille étaient visiblement apparente autour de la zone des ailes, alors que le reste du corps du poussin était fait de ses propres cellules de poulet.

HumansEdit

Le chimérisme a été documenté chez les humains dans plusieurs cas.

• La sprinter néerlandaise Foekje Dillema a été expulsée de léquipe nationale de 1950 après avoir refusé un test sexuel obligatoire en juillet 1950; des investigations ultérieures ont révélé un chromosome Y dans les cellules de son corps, et lanalyse a montré quelle était probablement une femme en mosaïque 46, XX / 46, XY.
• En 1953, une chimère humaine a été rapportée dans le British Medical Journal. Une femme avait du sang contenant deux groupes sanguins différents. Apparemment, cela résultait des cellules de son frère jumeau vivant dans son corps. Une étude de 1996 a révélé quun tel chimérisme de groupe sanguin nest pas rare.
• Un autre rapport sur une chimère humaine a été publié en 1998, où un avait des organes féminins partiellement développés en raison du chimérisme. Il avait été conçu par fécondation in vitro.
• En 2002, Lydia Fairchild sest vu refuser lassistance publique dans lÉtat de Washington lorsque des preuves ADN semblaient montrer quelle nétait pas la Une avocate de laccusation a entendu parler dune chimère humaine en Nouvelle-Angleterre, Karen Keegan, et a suggéré la possibilité à la défense, qui a pu montrer que Fairchild était également une chimère avec deux ensembles dADN, et quun de ces ensembles aurait pu être la mère des enfants.
• En 2002, un article du New England Journal of Medicine décrit une femme chez qui le chimérisme tétragamétique a été identifié de manière inattendue après avoir subi des préparations pour une transplantation rénale qui avait besoin de la pâtée nt et sa famille immédiate devaient subir des tests dhistocompatibilité, dont le résultat suggérait quelle nétait pas la mère biologique de deux de ses trois enfants.
• En 2009, la chanteuse Taylor Muhl a découvert que ce qui a toujours été considéré comme une grosse tache de naissance sur son torse était en fait causé par le chimérisme.
• En 2017, une chimère homme-porc a été signalée avoir été créé; la chimère contenait également 0,001% de cellules humaines, le reste étant du porc.

HermaphroditesEdit

• Un débat existe autour des vrais hermaphrodites en ce qui concerne un scénario hypothétique dans lequel il pourrait être possible pour un humain de sauto-féconder. Si une chimère humaine est formée à partir dun zygote mâle et femelle fusionnant en un seul embryon, donnant un tissu gonadique fonctionnel individuel des deux types, une telle autofécondation est possible. En effet, il est connu de se produire dans les espèces non humaines où les animaux hermaphrodites sont communs. Cependant, aucun cas de ce type dautofécondation fonctionnelle na jamais été documenté chez lhomme.

Receveurs de moelle osseuseModifier

• Plusieurs cas de phénomènes chimériques inhabituels ont été rapportés chez des receveurs de moelle osseuse.
  • En 2019, le sang et le liquide séminal dun homme de Reno, Nevada (qui avait subi une vasectomie), ne présentait que le contenu génétique de son donneur de moelle osseuse. Des prélèvements sur ses lèvres, ses joues et sa langue ont montré une teneur en ADN mixte.
  • La teneur en ADN du sperme dun cas dagression en 2004 correspondait à celle dun homme qui était en prison au moment de lagression, mais qui avait donné de la moelle osseuse à son frère, qui était plus tard déterminé à avoir commis le crime.
  • En 2008, un homme a été tué dans un accident de la circulation survenu à Séoul, en Corée du Sud. Afin de lidentifier, son ADN a été analysé. Les résultats ont révélé que lADN de son sang, ainsi que certains de ses organes, semblaient montrer quil était une femme. Il a été déterminé plus tard quil avait reçu une greffe de moelle osseuse de sa fille.

Chimera IdentificationEdit

Le chimérisme est si rare quil ny a eu que 100 cas confirmés chez lhomme. Cependant, cela peut être dû au fait que les humains peuvent ne pas être conscients quils ont cette condition pour commencer. Il ny a généralement aucun signe ou symptôme de chimérisme autre que quelques symptômes physiques tels que lhyperpigmentation, lhypo-pigmentation ou la possession de deux yeux de couleur différente. Cependant, ces signes ne signifient pas nécessairement quun individu est une chimère et ne doivent être considérés que comme des symptômes possibles. Encore une fois, une enquête médico-légale ou la curiosité dun test ADN de maternité / paternité échoué conduit généralement à la découverte accidentelle de cette condition. En subissant simplement un test ADN, qui consiste généralement en un prélèvement rapide sur les joues ou un test sanguin, la découverte du deuxième génome autrefois inconnu est faite, identifiant ainsi cet individu comme une chimère.

ResearchEdit

Les premières chimères primates connues sont les jumeaux singes rhésus, Roku et Hex, chacun ayant six génomes. Ils ont été créés en mélangeant des cellules de blastocystes totipotents à quatre cellules; bien que les cellules naient jamais fusionné, elles ont travaillé ensemble pour former des organes. On a découvert que lun de ces primates, Roku, était une chimère sexuelle; car quatre pour cent des cellules sanguines de Roku contenaient deux chromosomes x.

Une étape importante dans lexpérimentation de la chimère sest produite en 1984 quand un mouton-chèvre chimérique a été produit en combinant les embryons dune chèvre et dun mouton, et a survécu à lâge adulte.

En août 2003, des chercheurs de la deuxième université médicale de Shanghai en Chine ont rapporté avoir réussi à fusionner des cellules de peau humaine et des ovules de lapin pour créer les premiers embryons chimériques humains. Les embryons ont été autorisés à se développer pendant plusieurs jours dans un laboratoire, puis détruits pour récolter les cellules souches résultantes. En 2007, des scientifiques de lÉcole de médecine de lUniversité du Nevada ont créé un mouton dont le sang contenait 15% de cellules humaines et 85% de cellules de mouton.

Le 22 janvier 2019, la Société nationale des conseillers en génétique a publié un article – Le chimérisme expliqué: comment une personne peut avoir sans le savoir deux ensembles dADN, où ils déclarent «Le chimérisme tétragamétique, où une grossesse gémellaire se transforme en un enfant, est actuellement considéré comme lune des formes les plus rares. Cependant, nous savons que 20 à 30 pour cent des grossesses uniques étaient à lorigine une grossesse gémellaire ou multiple. En raison de cette statistique, il est fort possible que le chimérisme tétragamétique soit plus courant que les données actuelles ne limpliquent.

SpongesEdit

Le chimérisme a ont été trouvés dans certaines espèces déponges marines. Quatre génotypes distincts ont été trouvés chez un seul individu, et il existe un potentiel dhétérogénéité génétique encore plus grande. Chaque génotype fonctionne indépendamment en termes de reproduction, mais les différents génotypes intra-organismes se comporter comme un seul grand individu en termes de réponses écologiques comme la croissance.

MiceEdit

Les souris chimériques sont des animaux importants dans la recherche biologique, car elles permettent détudier une variété de questions biologiques chez un animal qui a deux pools génétiques distincts en son sein . Ceux-ci comprennent des informations sur des problèmes tels que les exigences spécifiques aux tissus dun gène, la lignée cellulaire et le potentiel cellulaire.Les méthodes générales de création de souris chimériques peuvent être résumées soit par injection ou agrégation de cellules embryonnaires dorigines différentes. La première souris chimérique a été fabriquée par Beatrice Mintz dans les années 1960 grâce à lagrégation dembryons à huit cellules. Linjection, dautre part, a été lancée par Richard Gardner et Ralph Brinster qui ont injecté des cellules dans des blastocystes pour créer des souris chimériques avec des lignées germinales entièrement dérivées de cellules souches embryonnaires injectées (cellules ES). Les chimères peuvent être dérivées dembryons de souris qui ne se sont pas encore implantés dans lutérus ainsi que dembryons implantés. Les cellules ES de la masse cellulaire interne dun blastocyste implanté peuvent contribuer à toutes les lignées cellulaires dune souris, y compris la lignée germinale. Les cellules ES sont un outil utile dans les chimères car les gènes peuvent y être mutés grâce à lutilisation dune recombinaison homologue, permettant ainsi un ciblage génique. Depuis cette découverte en 1988, les cellules ES sont devenues un outil clé dans la génération de souris chimériques spécifiques.

BiologyEdit sous-jacent

La capacité à fabriquer des chimères de souris vient dune compréhension précoce développement de la souris. Entre les étapes de fécondation de lovule et limplantation dun blastocyste dans lutérus, différentes parties de lembryon de souris conservent la capacité de donner naissance à une variété de lignées cellulaires. Une fois que lembryon a atteint le stade blastocyste, il est composé de plusieurs parties, principalement le trophectoderme, la masse cellulaire interne et lendoderme primitif. Chacune de ces parties du blastocyste donne naissance à différentes parties de lembryon; la masse cellulaire interne donne naissance à lembryon proprement dit, tandis que le trophectoderme et lendoderme primitif donnent naissance à des structures extra-embryonnaires qui soutiennent la croissance de lembryon. Les embryons au stade de deux à huit cellules sont compétents pour fabriquer des chimères, car à ces stades de développement, les cellules des embryons ne sont pas encore engagées à donner naissance à une lignée cellulaire particulière, et pourraient donner lieu à la masse cellulaire interne ou le trophectoderme. Dans le cas où deux embryons diploïdes à huit cellules sont utilisés pour fabriquer une chimère, le chimérisme peut être trouvé plus tard dans lépiblaste, lendoderme primitif et le trophectoderme du blastocyste de souris.

Il est possible de disséquer lembryon à dautres stades de manière à donner naissance à une lignée de cellules dun embryon sélectivement et non à lautre. Par exemple, des sous-ensembles de blastomères peuvent être utilisés pour donner naissance à une chimère avec une lignée cellulaire spécifiée à partir dun embryon. La masse cellulaire interne dun blastocyste diploïde, par exemple, peut être utilisée pour fabriquer une chimère avec un autre blastocyste dembryon diploïde à huit cellules; les cellules prélevées dans la masse cellulaire interne donneront naissance à lendoderme primitif et à lépiblaste chez la souris chimère. À partir de ces connaissances, les contributions des cellules ES aux chimères ont été développées. Les cellules ES peuvent être utilisées en combinaison avec des embryons à huit et deux cellules pour fabriquer des chimères et donner naissance exclusivement à lembryon proprement dit.Les embryons qui doivent être utilisés dans les chimères peuvent être modifiés génétiquement afin de contribuer spécifiquement à une seule partie de la chimère. Un exemple est la chimère construite à partir de cellules ES et dembryons tétraploïdes, qui sont artificiellement fabriqués par électrofusion de deux embryons diploïdes à deux cellules. Lembryon tétraploïde donnera exclusivement naissance au trophectoderme et à lendoderme primitif dans la chimère.

Méthodes de productionModifier

Il existe une variété de combinaisons qui peuvent donner naissance à une souris chimère réussie et – selon le but de lexpérience – une combinaison appropriée de cellules et dembryons peut être sélectionnée; ils sont généralement mais non limités aux embryons diploïdes et aux cellules ES, aux embryons diploïdes et aux embryons diploïdes, aux cellules ES et aux embryons tétraploïdes, aux embryons diploïdes et tétraploïdes, aux cellules ES et aux cellules ES. La combinaison de cellules souches embryonnaires et dembryons diploïdes est une technique courante utilisée pour la fabrication de souris chimériques, car le ciblage génique peut être effectué dans la cellule souche embryonnaire. Ces types de chimères peuvent être fabriqués soit par agrégation de cellules souches et de lembryon diploïde, soit par injection de cellules souches dans lembryon diploïde. Si des cellules souches embryonnaires doivent être utilisées pour le ciblage de gène afin de fabriquer une chimère, la procédure suivante est courante: une construction pour la recombinaison homologue du gène ciblé sera introduite dans des cellules souches embryonnaires de souris cultivées provenant de la souris donneuse, par voie délectroporation; les cellules positives pour lévénement de recombinaison auront une résistance aux antibiotiques, fournie par la cassette dinsertion utilisée dans le ciblage du gène; et pouvoir être positivement sélectionné pour. Les cellules ES avec le gène ciblé correct sont ensuite injectées dans un blastocyste de souris hôte diploïde. Ensuite, ces blastocystes injectés sont implantés dans une pseudo souris de substitution femelle enceinte, qui amènera les embryons à terme et donnera naissance à une souris dont la lignée germinale est dérivée des cellules ES de la souris donneuse. Cette même procédure peut être réalisée par agrégation de Les cellules ES et les embryons diploïdes, les embryons diploïdes sont cultivés dans des plaques dagrégation dans des puits où des embryons uniques peuvent sadapter, à ces puits des cellules ES sont ajoutées les agrégats sont cultivés jusquà ce quun seul embryon se forme et a progressé jusquau stade blastocyste, et peut ensuite être transféré à la souris de substitution.