Transcriptome et métabolisme de l`ovocyte bovin

Transcriptome et métabolisme de l'ovocyte bovin
Thèse
Sara-Myriam Scantland-Marchand
Doctorat en Sciences Animales
Philosophiae doctor (PhD)
Québec, Canada
© Sara-Myriam Scantland-Marchand, 2014

iii
Résumé
Durant la croissance, les ovocytes emmagasinent des quantités importantes d’ARNm
maternel dans leur cytoplasme. Ces ARNm pourront plus tard être traduit en protéines afin
de soutenir la maturation ovocytaire et le développement précoce et ce, jusqu’à l’activation
du génome de l’embryon qui est une étape cruciale du développement. Trois catégories
d’ARNm peuvent être distinguées durant cette période : les ARNm emmagasinés, les
ARNm en voie de traduction (ARNm polyribosomaux) et les ARNm voués à la
dégradation. De ces trois catégories, seuls les ARNm polyribosomaux ont un impact direct
sur la physiologie cellulaire sous-jacente.
Dans cet ouvrage, j’ai développé une méthode permettant d’isoler les ARN
polyribosomaux afin de faciliter l’étude de la physiologie de l’ovocyte et de l’embryon
précoce. Cette méthodologie a permis de découvrir plusieurs faits très intéressants portant
sur le métabolisme énergétique et la synthèse protéique durant la maturation ovocytaire.
Les cinq complexes mitochondriaux ainsi que la production énergétique sont fortement
diminués durant la maturation ovocytaire. L’impact direct d’une telle inhibition se traduit
par une réduction de la production d’ATP par la mitochondrie et l’initiation d’une
quiescence dans l’ovocyte entraînant une diminution importante des capacités
traductionnelles. Ces découvertes m’ont amenés à m’enquérir de la présence de
mécanismes alternatifs dans l’ovocyte permettant de soutenir les besoins énergétiques
durant la maturation. Le transfert de molécules telles que l’AMP et l’AMPc provenant des
cellules du cumulus ainsi que la récupération des AMP libérés au moment de la dégradation
de la queue poly(A) des ARNm maternels semblent être deux mécanismes d’importance
permettant de soutenir les besoins énergétiques de l’ovocyte.
Il semble donc que la maturation ovocytaire représente une période de préparation à la
fécondation caractérisée par une maturation nucléaire, cytoplasmique et moléculaire mais
également une période d’entrée en quiescence et de ralentissement métabolique afin de
survivre aux nombreuses heures d’attentes précédent la fécondation et avant l’activation du
génome embryonnaire.

v
Abstract
During growth, oocytes store large quantities of maternal mRNAs within their cytoplasm.
These mRNAs can then be translated into proteins at different times to sustain oocyte
maturation and early development, up until a crucial step in development: the embryonic
genome activation. Three categories of mRNAs can be identified during this period: stored
mRNAs, mRNAs in the process of being translated (polyribosomal mRNAs) and mRNAs
fated for decay. Of these three categories, only polyribosomal mRNAs have an impact on
the underlying cell physiology.
Within this text, we have developed a method to isolate polyribosomal mRNAs to facilitate
the study of oocyte and early embryo physiology. This methodology allowed us to
investigate the energetic metabolism of mitochondria and protein synthesis during oocyte
maturation. All five mitochondrial complexes as well as energy production are strongly
incapacitated during oocyte maturation. The direct impact of such an incapacitation is a
limitation of ATP production by mitochondria and the initiation of quiescence within the
oocyte which results in an important diminution of translational potential. These
discoveries caused us to start inquiring about the presence of alternative mechanisms which
could sustain the energetic needs of the oocyte during maturation. The transfer of molecules
such as AMP and AMPc from the cumulus and the salvage of AMPs freed during the
degradation of the poly(A) tail of maternal mRNAs appear to be two important mechanisms
which could sustain the energetic needs of the oocyte.
Thus, it seems that oocyte maturation represents not only a period of preparation for
fertilization through a nuclear, cytoplasmic and molecular maturation but also a period of
entry into quiescence and metabolic slow down in order to survive the long wait before
fertilization and subsequent embryonic genome activation.