Comment un spermatozoïde et un ovule donnent naissance à un embryon 

Comment, en l’espace de quelques heures, un spermatozoïde et un ovule se transforment-ils en une autre cellule qui donnera naissance à un être humain? Ce projet de recherche vise à comprendre le rôle joué par les protéines dites PcG dans les embryons nouvellement formés.

Contexte
Le commencement de la vie est stupéfiant. Deux cellules, un spermatozoïde et un ovule, fusionnent pour former une nouvelle cellule totipotente, un zygote; celui-ci est en mesure d'engendrer tous les types de cellules du corps pour devenir un être humain. La manière dont les cellules parviennent à ce changement radical, entre une spécialisation extrême et une grande polyvalence, n'a pas été totalement élucidée à l'heure actuelle.

La formation d'une telle cellule totipotente est extrêmement complexe et dépend de différents facteurs. L’ADN proprement dit, c’est-à-dire le matériel génétique, y contribue bien évidemment. Certains gènes sont activés dans le jeune embryon alors que d'autres qui étaient actifs pendant la formation du spermatozoïde et de l’ovule se voient désactivés.

Mais des protéines enveloppant l’ADN sont elles aussi importantes. Par exemple, les protéines PcG sont connues en tant que régulatrices de l'expression des gènes et du développement embryonnaire. Elles accomplissent leur mission en modifiant et en se fixant à la chromatine (complexe d’ADN et de protéines), régulant ainsi l’activité des gènes.

Cette étude aborde également une autre question: le dicton "tel père, tel fils" contient une vérité qui va au-delà de ce que nombre d'entre nous peuvent comprendre. L'information est transmise d'une génération à l'autre, mais pas uniquement par l'ADN. On utilise le terme "épigénétique" pour expliquer ce phénomène. Mais comment l'information circule-t-elle? S'agit-il de modifications de l'ADN ou des histones? de changements dans l'acide ribonucléique?

But
Ce projet de recherche porte sur les rôles que jouent les protéines PcG dans l'héritage des états chromatiniens (héritage épigénétique) entre les générations, dans l'établissement de la totipotence durant les premiers stades de l'embryogenèse et dans le contrôle du caractère "souche" dans les cellules souches embryonnaires.

Portée
Ce projet vise à fournir de nouvelles connaissances au sujet de la genèse et de la régulation de la capacité développementale dans le jeune embryon et les cellules souches embryonnaires.

Résultats
L'équipe de recherche a déjà démontré les rôles cruciaux joués par les protéines PcG à divers stades du développement des cellules germinales. Par exemple, ce qui permettait à ces cellules de subir une méiose (type spécial de division cellulaire donnant des sets de chromosomes simples) est longtemps resté un mystère. Les chercheurs ont réussi à identifier un régulateur majeur de ce changement dans le destin cellulaire. Comme ils l'expliquent dans Nature, ils sont parvenus à montrer comment le complexe de protéines PRC1 (polycomb-repressive complex 1) contrôle le développement des cellules germinales et leur intégration dans la méiose.

Par ailleurs, ils ont montré l'importance des protéines PRC1 dans la préparation des ovules pour leur modification par rapport au sort des cellules après fécondation. Ils ont également trouvé un mécanisme qui pourrait transmettre l'information épigénétique entre père et fille/fils en utilisant des marques chromatiniennes dans certains éléments de séquence d'ADN.

Prochaines étapes
Les travaux se concentrent actuellement sur le rôle des états chromatiniens "polycomb-mediated" pour la régulation des gènes et l'héritage épigénétique.

Titre original: Polycomb and stem cell identity in vitro and in vivo

Octroi: CHF 427'275.-
Durée: 52 mois

Responsable du projet
- Prof. Dr Antoine Peters, Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, Basel

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Contact

Dr Antoine Peters
Friedrich Miescher Institut
Maulbeerstrasse 66
4058 Basel
tél: +41 61 69 76653
fax: +41 61 697 39 76
e-mail: antoine.peters@fmi.ch

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