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Au moins 10% des grossesses humaines produisent des embryons présentant un contenu chromosomique aberrant suite à des défauts de séparation des chromosomes qui ont presque toujours lieu dans l'ovocyte. Cela induit des anomalies congénitales et représente la première cause d'infertilité. Comprendre l'origine de ces défauts est donc un enjeu sociétal majeur. Des chercheurs d'une équipe du CIRB au Collège de France, ont pu modifier l'organisation du fuseau (qui gouverne l'alignement puis la séparation des chromosomes lors des divisions cellulaires), le faisant passer d'un mode méiotique à un mode mitotique. Ils montrent que ce dernier mode est beaucoup plus délétère pour l'ovocyte. Ce travail a été publié le 12 janvier 2018 dans la revue EMBO Reports.
Figure: Ovocytes de souris avec leur fuseau de division (gris) sur lequel s'aligne les chromosomes (magenta) en début (NEBD+1h30) et fin (NEBD+7h) de première division de méiose. L'ovocyte surexprimant HSET (HSET OE) a beaucoup de chromosomes mal alignés sur son fuseau de division. NEBD marque la rupture de l'enveloppe nucléaire et donc l'entrée en première division de méiose.
© Marie-Emilie Terret et Marie-Hélène Verlhac.
Chez les eucaryotes, la structure qui aligne et sépare les chromosomes est le fuseau de division, constitué de microtubules, des polymères assemblés à partir des centrosomes. Les centrosomes sont composés d'une paire de centrioles et de matériel péri-centriolaire (PCM).
En mitose (division végétative), les deux centrosomes forment les pôles du fuseau de division et établissent précocement l'axe du fuseau. Les microtubules sont nucléés par de multiples centres organisateurs des microtubules acentriolaires (aMTOCs) composés uniquement de PCM. Ces aMTOCs sont triés et regroupés tardivement afin de former les pôles du fuseau. La formation du fuseau mitotique est rapide, durant environ 2h en moyenne, et démarre par la formation des pôles.
En méiose (division germinale), la formation du fuseau est un processus très lent qui dure jusqu'à 8 heures dans l'ovocyte de souris et qui s'achève par l'établissement des pôles. Dans la plupart des espèces, les ovocytes n'ont pas de centrosomes, les centrioles étant perdus avant les divisions méiotiques.
Ces différences majeures se matérialisent par la forme des fuseaux: en mitose ils sont fins et pointus à leur extrémité, alors qu'en méiose ils sont trapus et en forme de tonneau. Les chercheurs ont transformé la formation du fuseau méiotique afin de la faire ressembler à celle de la mitose: formation des pôles en premier, bipolarisation précoce, forme pointue des pôles. Pour cela, ils ont modifié très légèrement la quantité d'un moteur moléculaire, nommé HSET, capable de se lier aux microtubules et dont la surexpression transforme un fuseau méiotique en fuseau mitotique. Ils ont montré qu'assembler le fuseau à la manière mitotique en méiose créé de sévères défauts d'alignement et de ségrégation des chromosomes. De manière inattendue, la longue durée de la première division de méiose ovocytaire ne permet pas de sauver ces défauts.
Les auteurs proposent donc que les ovocytes de souris, mais aussi humains, pourraient éliminer leurs centrosomes afin d'empêcher la formation des fuseaux méiotiques selon un mode mitotique, ce mode favorisant l'aneuploïdie, naturellement élevée dans ces cellules.
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