Comment l`ovocyte fécondé se débarrasse des mitochondries

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COMMUNIQUÉ DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 26 OCTOBRE 2011
Comment l’ovocyte fécondé se débarrasse des
mitochondries paternelles
Lors de la fécondation, l’ensemble du spermatozoïde pénètre dans l’ovocyte. Pourtant, la
plupart des organites apportés par celui-ci, et notamment ses mitochondries, ne sont pas
transmis à la descendance. Pour la première fois, une étude franco-américaine impliquant
des chercheurs du CNRS, de l’Inserm, de l’Institut Pasteur, de l’Université Paris-Sud et de
l’UPMC1, a révélé comment les organites du spermatozoïde sont digérés par l’ovocyte juste
après la fécondation. Ces travaux, publiés dans Science le 28 octobre 2011, pourraient
permettre d’améliorer les techniques de clonage et de fécondation médicalement assistée,
ainsi que de mieux comprendre les raisons évolutives de l’élimination des mitochondries
paternelles.
Les mitochondries, organites cellulaires spécialisés dans la production d’énergie, possèdent leur propre
génome. Or, chez la plupart des organismes, parmi lesquels les mammifères, l’ADN mitochondrial du père
ne se transmet pas à la descendance : seules subsistent les mitochondries de la mère, contenues dans
l’ovocyte. On ne savait pas, jusqu’à présent, comment ni à quel moment les mitochondries paternelles
étaient dégradées. Les chercheurs sont parvenus à élucider cette question en utilisant comme organisme
modèle le nématode C. elegans, un ver transparent de 1 millimètre de long, bien connu des laboratoires de
biologie.
Les chercheurs ont montré que, quelques minutes après la fécondation, l’ovocyte enclenche un processus
d’autophagie : les éléments du spermatozoïde sont séquestrés dans des vésicules puis éliminés par voie
de dégradation enzymatique. Grâce à la PCR2, technique d’analyse de l’ADN, les chercheurs ont pu
confirmer que peu de temps après la fécondation, tout le matériel génétique issu des mitochondries
paternelles est détruit.
Ils ont ensuite inactivé la mécanique cellulaire permettant l’autophagie et observé que, dans ces
conditions, les mitochondries paternelles subsistent dans l’embryon. Puis, afin de savoir si ce processus de
spermatophagie est conservé chez les mammifères, ils ont cherché dans des ovocytes de souris tout juste
fécondés, les marqueurs qui indiquent le début d’une autophagie. Effectivement, ils ont observé que les
protéines d’autophagie de l’ovocyte se concentrent autour de la pièce intermédiaire du spermatozoïde, là
où se situent les mitochondries. Ceci laisse penser que le mécanisme de dégradation découvert chez
C. elegans opère de façon analogue chez les mammifères.
Cette étude a été menée par les équipes de Vincent Galy au Laboratoire de biologie du développement (CNRS/UPMC) et Renaud Legouis au
Centre de génétique moléculaire (CNRS).
2 PCR : Réaction en chaîne par polymérase (de l'anglais polymerase chain reaction), méthode de biologie moléculaire d'amplification d'ADN in vitro
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Le métabolisme très actif des spermatozoïdes pourrait conduire à l’apparition fréquente de mutations dans
leur ADN mitochondrial. L’ovocyte éliminerait les mitochondries paternelles afin d’éviter que ces mutations
ne se perpétuent et affectent la descendance. Ces travaux ouvrent la voie à des expériences permettant
de tester cette hypothèse. En effet, en inactivant la spermatophagie, on pourrait créer des organismes
héritant des deux jeux de mitochondries et observer l’effet produit sur eux. Par ailleurs, ces travaux posent
la question du destin des mitochondries paternelles lorsque des embryons sont créés par clonage ou grâce
à des techniques avancées de fécondation médicalement assistée. Ces techniques autorisent-elles la
réponse autophagique de l’ovocyte et la destruction des mitochondries paternelles qui pourraient induire
des maladies ? La question est à présent ouverte.
© V. Galy / S. Al Rawi
Des autophagosomes (en vert) se forment autour du pronoyau mâle (rouge à
droite), au pôle postérieur de l'embryon de C. elegans, pour y dégrader des
organites hérités du spermatozoïde.
© V.Galy / S. Al Rawi
Des autophagosomes (en vert) se forment après la fécondation pour
dégrader des organites hérités du spermatozoïde au cours des premières
divisions embryonnaires (fuseau de division en rouge).
Bibliographie
Post-fertilization autophagy of sperm organelles prevents paternal mitochondrial DNA
transmission, Sara Al Rawi, Sophie Louvet-Vallée, Abderazak Djeddi, Martin Sachse, Emmanuel Culetto,
Connie Hajjar, Lynn Boyd, Renaud Legouis et Vincent Galy, Science, 28 octobre 2011
Contacts
Chercheur CNRS l Vincent Galy l T 01 44 27 34 94 / 06 72 39 47 95 l [email protected]
Presse CNRS l T 01 44 96 51 51 l [email protected]