PROCESSUS D`EVALUATION DES PROJETS DE THESE

Année 2016-2017 - Demande d’allocation doctorale
ED Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (SSBCV) n°549
1. Informations administratives :
Nom de l’encadrant responsable de la thèse : Sophie REHAULT-GODBERT
Unité : INRA UR83 Recherches Avicoles
Equipe (si unité multi-équipes): Défenses de l’œuf, Valorisation, Evolution
Email de l’encadrant : [email protected]
Co-encadrant éventuel : Nicolas GUYOT
2. Titre de la thèse : Etude des mécanismes de formation et d’altération de la membrane
vitelline de l’œuf de poule (Gallus gallus).
3. Résumé :
La membrane vitelline (MV) de l’œuf de poule est une membrane protéique acellulaire
située à l’interface du blanc et du jaune. Cette membrane a un rôle majeur dans la
fécondation, l’embryogenèse et la protection de l’embryon. En reproduction aviaire (œufs à
couver), elle est impliquée dans l’interaction entre l’ovocyte (le jaune) et les spermatozoïdes
au moment de la fécondation, ainsi que dans la protection de l’embryon en développement
contre le pH alcalin du blanc durant les premiers jours d’incubation. Elle est également le
support de croissance du sac vitellin (tissus vascularisé) qui englobe progressivement le jaune
(vitellus) en dégradant la MV au fur et à mesure de son expansion. Dans les œufs non
fécondés destinés à la consommation, la MV est un élément important du système
antimicrobien de l’œuf puisqu’il constitue le dernier rempart de protection du jaune (milieu
riche en nutriments) après le blanc et la coquille. Son intégrité contribue de ce fait à la qualité
sanitaire des œufs de consommation. Enfin, en agroalimentaire et plus précisément dans
l’industrie des ovoproduits, la qualité de séparation du blanc et du jaune dépend
principalement de l’intégrité structurale de la MV. La MV est constituée de deux couches de
protéines : la couche interne (MVI) en contact avec le jaune et la couche externe (MVE) en
contact avec le blanc. Environ 140 protéines différentes composent cette membrane, dont
notamment de nombreuses protéines antimicrobiennes et plusieurs protéines ZP (impliquées
dans la fécondation). La distribution de la plupart des protéines entre la MVI et la MVE reste
toutefois inconnue. La MVI est synthétisée dans l’ovaire au cours de la folliculogenèse ; son
élaboration débute probablement dès les premiers stades de croissance des follicules et
s’accélère vraisemblablement lors des derniers jours pré-ovulatoires (phase de croissance
rapide) proportionnellement au volume d’accroissement des follicules (augmentation du
diamètre de 8 à 40 mm en 6-14 jours). Les contraintes mécaniques imposées par cette
croissance rapide sont probablement contrées par un remodelage important de la MVI régulé
par un système protéases-antiprotéases. La MVE est secrétée par les cellules de
l’infundibulum puis déposée à la surface de la MVI suite à l’ovulation du follicule mature
(jaune) dans l’oviducte. La solidité et les fonctions protectrices de la MV (barrière physique,
protéines antimicrobiennes) contribuent à la qualité sanitaire des œufs de consommation
(œufs non fertiles), mais ses propriétés se détériorent progressivement après la ponte suite aux
modifications physicochimiques du blanc. Cette dégradation coïncide avec une perte
d’abondance de certaines protéines qui pourraient être impliquées dans la solidité de la MV.
L’objectif du projet de thèse consistera à étudier la composition protéique de la MV de
l’œuf de poule et la distribution de ces constituants à différents stades (pendant la phase
folliculaire, au moment de la ponte et après une période de stockage) afin de mieux
comprendre les mécanismes de sa formation, sa structure, ses propriétés physiques et
fonctionnelles et les facteurs physicochimiques responsables de son altération après la ponte.
Outre la production de connaissances originales et fondamentales sur la formation de l’œuf et
la reproduction aviaire, le projet contribuera également à fournir des éléments nouveaux qui
pourront servir de base à l’élaboration d’une stratégie visant à renforcer ou à préserver la
qualité de la MV dont les enjeux sanitaires et technologiques sont importants. L’essentiel des
matériels, ressources et expertises nécessaires est présent sur le centre INRA Val de Loire : le
pôle d’expérimentation avicole de Tours (UE-PEAT) pour l’élevage des poules pondeuses et
la production d’œufs, la plateforme d’analyse intégrative des biomarqueurs (PAIB2) pour les
analyses protéomiques de la MV et l’unité de recherches avicoles (URA) pour la physiologie
aviaire et l’expertise sur l’œuf, la purification et la caractérisation des protéines de l’œuf,
l’activité des protéases/antiprotéases et les mesures de qualité de l’œuf. L’approche
protéomique de la MV sera combinée à des techniques d’immunomarquage (western blot,
immunohistochimie), de zymographie et d’analyse de l’expression de gènes candidats (RTqPCR).
4. Résumé en anglais :
Formation and alteration of the egg vitelline membrane in Gallus gallus.
The hen egg vitelline membrane (VM) is an acellular protein membrane surrounding
the yolk and preventing leakage towards the albumen. This membrane plays key roles in
fertilization, embryogenesis and protection of the embryo. In avian reproduction (hatching
eggs), VM is involved in the interaction between the oocyte (yolk) and the spermatozoa
during fertilization, as well as in the protection of the developing embryo against the alkaline
albumen during early incubation. VM also supports the growth of the yolk sac (vascularized
tissue), which progressively surrounds the yolk (vitellus) by degrading the VM. In unfertilized
eggs (table eggs) produced for human nutrition, VM is an important component of the egg
antimicrobial system as it is the last line of defense behind the eggshell and the albumen to
protect the nutrient-rich yolk from microbial contaminations. Therefore, its integrity
contributes to the hygienic quality and food safety of table eggs. Finally, in egg products
industry, the quality of separation of the yolk from albumen depends mainly on the structural
integrity of the VM. The VM consists of two layers of proteins: the inner layer (IVM) in
contact with the yolk, and the outer layer (OVM) in contact with the albumen. This membrane
is composed of about 140 different proteins, including many antimicrobial proteins and
several Zona Pellucida proteins (involved in fertilization). However, the distribution of most
of these proteins between the inner and the outer layer of VM remains unknown. IVM is
synthesized in the ovary during folliculogenesis; its development probably begins in the early
stages of follicle growth and is assumed to accelerate during the last pre-ovulatory days (rapid
growth phase) to support the increase in the follicle volume (the diameter increases from 8 to
40 mm in 6-14 days). The mechanical constraints imposed by this rapid growth are thought to
be countered by a major remodeling of the IVM regulated by a protease-antiprotease system.
The OVM is secreted by the infundibular cells and then deposited on the IVM surface
following ovulation of the mature follicle (yolk) in the oviduct. The VM solidity and
protective functions (physical barrier, antimicrobial proteins) contribute to the hygienic
quality of eggs (unfertilized eggs), but its properties progressively deteriorate after oviposition
due to physicochemical changes of the albumen. This degradation corroborates a loss of
abundance of certain proteins that are likely to be involved in VM strength.
The aim of this PhD proposal will be to investigate the protein composition of VM and
the distribution of these components at different stages (during the follicular phase, at laying
and after a period of egg storage) in order to better understand the mechanisms of its
formation, its structure, its physical and functional properties and the physicochemical factors
responsible for its alteration after laying. In addition to provide original and fundamental
knowledge on egg production and avian reproduction, the project will also contribute to
generate new data that can serve as a basis for developing a strategy to strengthen or preserve
quality of the VM which is associated with important health and technological challenges .
Most of the necessary materials, resources and expertise are present at INRA Val de Loire:
the poultry experimental unit (UE-PEAT) for the breeding of laying hens and the egg
production, the proteomics platform (PAIB2) for proteomic analyses of VM and the Poultry
Research Unit (URA) for the expertise in avian and egg physiology, purification and
characterization of egg proteins, protease/antiprotease activities and egg quality
measurements. The proteomic approach applied to VM will be combined with
immunostaining techniques (western blot, immunohistochemistry), zymography and analysis
of candidate gene expression (RT-qPCR).