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L'ovocyte, cellule germinale femelle, contient la moitié des chromosomes d'un organisme, et accueille lors de la fécondation l'autre moitié issue de la cellule mâle. Ce nombre précis de chromosomes est obtenu à la suite d'une division cellulaire particulière, la méiose. Un point de contrôle au niveau du fuseau de division assure la ségrégation correcte des chromosomes, et son absence entraine une stérilité. L'équipe de Katja Wassmann à l'Institut de Biologie Paris-Seine, révèle l'importance de la protéine BubR1 dans ce point de contrôle. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications.
Figure 1: Image de microsocopie confocale d'un ovocyte de souris fixé, en métaphase de méiose, juste avant la séparation des chromosomes (marqués en bleu) aux pôles opposés du fuseau bipolaire (marquage de la tubuline en vert). Les kinétochores, sites d'attachement des chromosomes au fuseau, sont marqués en rouge.
Figure 2: Ovocytes de souris en culture observés en vidéomicroscopie à l'issue de la séparation des chromosomes pendant la première division méiotique, avec ou sans point de contrôle du fuseau fonctionnel. Les chromosomes sont visualisés grâce à l'injection de la protéine Histone H2B-RFP qui marque les chromosomes en rouge. A gauche les chromosomes ont été correctement séparés dans une grosse cellule, l'ovocyte, et une petite cellule, le globule polaire. A droite, l'ovocyte sans point de contrôle ne parvient pas a ségréger les chromosomes correctement et expulser le globule polaire. Cet ovocyte ne contient donc pas le nombre correct de chromosomes pour la fécondation.
© Katja Wassmann
Les gamètes sont produits par la succession de deux divisions cellulaires au cours de la méiose qui aboutit à la réduction du nombre de chromosomes de 2n (1 paire de chaque chromosome par cellule) à 1n (1 exemplaire de chaque chromosome par cellule). Lors de la fécondation, chaque gamète, ovocyte et spermatozoïde, apporte ainsi une seule copie de chaque chromosome. La ségrégation correcte des chromosomes lors de la méiose est donc un facteur essentiel pour l'intégrité des gamètes et de l'embryon qu'ils formeront.
Lors de la méiose, les chromosomes s'attachent à un fuseau de division bipolaire et une copie de chaque chromosome migre vers une extrémité du fuseau qui deviendra le noyau d'une cellule fille, assurant ainsi une répartition égale et symétrique des chromosomes. Cette ségrégation est contrôlée par un complexe protéique dit "point de contrôle du fuseau", qui empêche les chromosomes de se séparer tant qu'ils ne sont pas tous correctement attachés au fuseau. Ce point de contrôle empêche ainsi la division cellulaire d'avoir lieu avec une répartition inégale ou anormale des chromosomes. De fait, les anomalies du nombre de chromosomes dans l'ovocyte sont à l'origine de problèmes importants après fécondation, dont le plus connu est la trisomie 21. Identifier les facteurs à l'origine de ces défauts est donc essentiel pour mieux comprendre et éventuellement traiter les problèmes de fécondité.
L'équipe de Katja Wassmann s'est intéressée au rôle de BubR1, l'une des protéines du point de contrôle, dans le processus de production des gamètes. Les chercheurs montrent que BubR1 est indispensable pour générer des ovocytes comportant le nombre correct de chromosomes. Afin de disséquer le rôle de cette protéine au cours de la méiose, les chercheurs ont utilisé des souris dont le gène BubR1 est éliminé de manière conditionnelle et spécifique dans les ovocytes. Ceci permet de montrer que BubR1 n'est pas requise pour l'entrée en méiose contrairement aux conclusions de travaux antérieurs d'une autre équipe. Par contre, BubR1 se révèle indispensable à plusieurs étapes de la méiose, et en particulier pour l'activité du point de contrôle du fuseau, pour l'ajustement temporel de la méiose et pour l'attachement solide des chromosomes au fuseau.
Il a été observé que la quantité de la protéine BubR1 diminue chez la femme avec l'âge, en même temps que diminue la fécondité et qu'augmente la probabilité d'anomalies du nombre de chromosomes dans les ovocytes. Les travaux de l'équipe de Katja Wassmann permettent de penser que cette diminution de BubR1 serait déterminante dans l'apparition d'anomalies chromosomiques des ovocytes à l'approche de la ménopause et offrent de nouvelles perspectives pour le traitement de l'infertilité due à un nombre anormal de chromosomes dans l'ovocyte.
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