Reproductive biology and analysis of sex determinism and differentiation at early developmental stages in Nile tilapia, Oreochromis niloticus

La reproduction des poissons téléostéens se caractérise par une diversité des types de sexualité (gonochorisme vs hermaphrodisme) et des systèmes de déterminisme du sexe (génétique et/ou environnemental), ainsi que par une plasticité du contrôle génétique et endocrinien de la différenciation sexuelle incomparables parmi les autres vertébrés. Le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus) est un cichlidé gonochorique possédant un système chromosomique de déterminisme sexuel à homogamétie femelle XX/XY, complété par un déterminisme environnemental, les hautes températures pouvant modifier le développement phénotypique du sexe. L’intérêt porté à cette espèce en aquaculture à conduit au développement de différentes techniques de contrôle du sexe (par traitement hormonal) permettant la production de poissons présentant différentes combinaisons de phénotype/génotype sexuels (mâles XX, XY, YY, femelles XX, XY et YY). Ces derniers constituent des outils majeurs de l’étude du déterminisme et de la différenciation du sexe et soulèvent de nombreuses questions concernant les interactions génotype/phénotype sexuels chez cette espèce. Au regard de ces considérations, nous nous sommes fixés 2 objectifs principaux : 1. Déterminer l’influence du génotype sexuel sur certains aspects liés à la biologie reproductive chez le tilapia du Nil tels que la qualité du sperme, les taux de stéroïdes sexuels (testostérone, T ; 17β-œstradiol, E2 ; 11-cétotestostérone, 11KT) et les comportements agressifs. Le génotype sexuel ne semble pas avoir d’influence sur la qualité gamétique des mâles, puisqu’aucune différence n’est observée entre les individus XX, XY et YY, alors que paradoxalement, les taux de 11KT sont plus élevés chez les mâles XX. De la même manière, les femelles présentent des taux croissants d’E2 chez les individus XX, XY et YY. Ces différences de taux de stéroïdes sexuels pourraient être liées aux taux d’agressivité (évalué par la quantification de huit comportements agonistiques dans des confrontations mâle-femelle) plus élevés des mâles XX et des femelles XY et YY et engendrer des perturbations des comportements reproducteurs. Des recherches complémentaires sont nécessaires d’une part, pour évaluer l’effet du génotype sur la qualité des gamètes des femelles et d’autre part, pour déterminer si les modifications phénotypiques observées sont liées à l’expression du génotype sexuel ou à des perturbations engendrées par les traitements hormonaux d’inversion sexuelle administrés durant la période de différenciation des gonades. 2. Explorer les mécanismes du déterminisme et de la différenciation à des stades précoces du développement. Grâce à la mise au point d’une technique d’inversion sexuelle ciblant les périodes embryonnaire et larvaire (avant 10 jpf) par des expositions courtes (4h) d’embryons âgés d’un jpf à des androgènes (11KT, 17α-méthyltestostérone), un inhibiteur de l’aromatase (Fadrozole) ou un œstrogène (17α-éthynylœstradiol), nous avons confirmé l’existence d’une période sensible de la différenciation sexuelle avant le développement des gonades. Les voies de différenciation phénotypique semblent être différentes en fonction du génotype, puisque la masculinisation des embryons XX est moins efficace (max 10%) que la féminisation d’embryons XY (max 91%). De la même manière, un probable effet chromosomique rend inefficace la féminisation d’embryons YY. La féminisation des individus XY est concomitante avec une augmentation des taux de T et d’E2 et d’expression de l’aromatase cérébrale à 4 jpf qui pourrait indiquer un rôle précoce du cerveau dans la différenciation sexuelle. Dans l’ensemble, nos résultats nous permettent de suggérer, d’une part, que les premiers événements moléculaires de la différenciation sexuelle du tilapia sont initiés avant la formation des gonades, et d’autre part, que chez les individus sexuellement inversés, des différences sexuelles peuvent apparaître dans le cerveau avant ou en même temps que le développement des gonades et induire des modifications comportementales à l’âge adulte. La question du rôle possible du cerveau dans la différenciation des gonades reste ouverte