Formation et dynamique des compartiments d'hétérochromatine pendant l'embryogenèse précoce : étude des réarrangements chromatiniens dans les embryons de souris après fécondation naturelle et transfert de noyau

par Catherine Martin

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et développement

Sous la direction de Pascale Debey.

Soutenue en 2006

à Paris, Muséum national d'histoire naturelle , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) .

Le président du jury était Danièle Hernandez-Verdun.

Le jury était composé de Thérèse Garestier-Hélène, Claire Francastel, Daniele Zink.

Les rapporteurs étaient Eve Devinoy, Emmanuel Kas.

mots clés

• Noyau cellulaire
• Hétérochromatine
• Cellules indifférenciées
• Souris -- Embryologie

Résumé

Dans les cellules somatiques, le noyau est organisé en compartiments assurant des fonctions précises. Puisque de nombreux types cellulaires ont une organisation nucléaire commune, nous nous sommes demandés si elle existait déjà dans les premières cellules embryonnaires totipotentes avant d’être transmise aux cellules différenciées. Nous avons donc étudié la dynamique de l’hétérochromatine péricentromérique (qui forme des compartiments appelés chromocentres intervenant dans la régulation de la transcription), au cours des premiers cycles embryonnaires chez la souris. Le génome y adopte différentes formes d’organisation médiées par des réarrangements chromatiniens. Au premier cycle, les chromosomes adoptent une configuration radiale autour des nucléoles (« cartwheel »). Au cycle suivant, les chromocentres se forment dans une partie du noyau (configuration de « Rabl »). Enfin, des réarrangements plus fins permettent de mettre en place des chromocentres de type somatique au stade blastocyste. Dans des embryons reconstitués par clonage somatique, l’organisation en chromocentres est rapidement interrompue au profit des formes d’organisation spécifiques à l’embryon (« cartwheel » puis « Rabl »). Ces configurations seraient donc dues à des facteurs dérivés du cytoplasme ovocytaire. Cette étude montrent ainsi les relations entre organisation spatiale du génome, patterns d’expression différentielle de gènes et contrôle des activités nucléaires.

Résumé

In somatic cells, genomes are organized into functional compartments. Since many cell types display a similar organization, we wondered wether it was already established in the first totipotent embryonic cells and then transmitted to differentiated cells. We investigated the dynamics of pericentric heterochromatin (which form chromocenters in somatic cells) in early mouse embryos. In 1-cell embryos, the chromosomes adopt a radial arrangement around the nucleoli (“cartwheel”). At the next stage, the chromocenters are formed in one part of the nuclear volume (“Rabl-like” configuration). Finally, other rearrangements lead to the establishment of somatic-like chromocenters at the blastocyst stage. In early embryos obtained by somatic cloning, the donor cell genome is reorganized into the subsequent embryo specific forms of genome organization, “cartwheel” and “Rabl-like”. These forms would be due to factors derived from the ooplasm. Altogether, the results of this study shed light on the relationships between the spatial genome organization, the differential gene expression patterns and the control of nuclear activities.