Régulation de l'expression des gènes au cours du développement précoce de l'embryon de l'oursin : clonage et étude des cDNAs de l'enzyme d'éclosion et d'une métalloprotéase régulatrice

Regulation of gene expression in early development of the sea urchin embryo : molecular cloning and characterization of the cDNA coding for the hatching enzyme and a regulatory metalloprotease

• Auteur / Autrice : Thierry Lepage
• Direction : Christian Gache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Nice
• Jury : Président / Présidente : François Cuzin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Paul Thiery, Jean-Claude Boucaut, Christian Sardet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Guerrier, Paul-André Grimaldi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métalloprotéinases

Blastula

Incubation (zoologie)

Oursins

Biologie du développement

Résumé

L'enzyme d'éclosion de l'embryon d'oursin est une protéase secrétée au stade blastula pour digérer la membrane de fécondation, une enveloppe protectrice mise en place lors de la fusion des gamètes. L'enzyme d'éclosion est synthétisée de façon transitoire à un moment précis de l'embryogenèse et le gène de cette enzyme est un modèle potentiel pour l'étude de l'expression des gènes au cours du développement. Dans le but d'étudier ses propriétés et les mécanismes qui contrôlent sa synthèse, nous avons purifié l'enzyme d'éclosion de l'espèce Paracentrotus lividus. Des anticorps dirigés contre la protéine purifiée de 51 kDa et contre une forme autolysée de 30 kDa ont été obtenus. Ces anticorps ont permis d'isoler un clone de cDNA contenant la totalité de la séquence codante de l'enzyme d'éclosion à partir d'une banque de cDNA représentative des messagers de stade blastula précoce, construite dans le vecteur d'expression λgt11. Cette protéase possède une organisation en domaines et une séquence d'acides aminés similaires à celles des métalloprotéases de la famille des collagénases. Les messagers de l'enzyme d'éclosion ne sont pas détectables dans l'œuf vierge, ils s'accumulent au cours de la segmentation et disparaissent après l'éclosion. Cette expression transitoire est le résultat d'une régulation au niveau de la transcription du gène. Le messager de l'enzyme d'éclosion n'est donc pas un messager maternel mais un transcrit synthétisé à un stade très précoce à partir du génome embryonnaire. A partir de la même banque et en utilisant le même anticorps, un cDNA codant pour une protéine différente a également été isolé. Cette deuxième protéine est une enzyme secrétée de 64 kDa. Cette molécule, appelée BP10 (Blastula Protéase), contient plusieurs domaines : un peptide d'activation, un domaine catalytique avec un centre actif caractéristique des métalloprotéases à zinc, un domaine homologue à EGF et deux domaines répétés similaires à deux séquences répétées présentes dans les protéases à sérine C1r er C1s de la cascade du complément. La protéase BP10 possède une organisation en domaines et une séquence d’acides aminés homologues à celles de la protéase humaine BMP-1 (Bone Morphogenetic Protein-1) impliquée dans la différenciation et la morphogénèse du tissu osseux. Le gène de la protéase BP10 est activé de façon transitoire au stade 16-32 cellules et la période d’accumulation du messager est limitée à un court intervalle de temps au cours de la segmentation, quelques heures avant l’éclosion. BP10 semble être une protéase régulatrice dont la fonction pourrait être de catalyser l’activation du précurseur de l’enzyme d’éclosion ou la maturation d’autres molécules synthétisées sous forme de précurseurs. La localisation de l’enzyme d’éclosion par immunofluorescence a permis de montrer que seules les cellules du territoire présomptif de l’ectoderme synthétisent cette protéine. La synthèse de l’enzyme d’éclosion est donc soumise à un contrôle spatial très strict et cette protéase est un des marqueurs les plus précoces identifiés à ce jour de la différenciation d’un territoire embryonnaire de l’embryon d’oursin