Caractérisation de la lamina nucléaire et de ses protéines partenaires au cours de la spermatogenèse humaine

Characterisation of nuclear lamina and its protein partner during human spermatogenesis

• Auteur / Autrice : Razan Elkhatib
• Direction : Michaẽl Mitchell, Catherine Metzler-Guillemain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie humaine. Génétique humaine
• Date : Soutenance le 07/07/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génétique médicale et génomique fonctionnelle (Marseille ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Cau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Cau, Pierre Ray, Antoine Muchir, Patricia Fauque
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Ray, Antoine Muchir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spermatogenèse

Lamina nucléaire

métabolisme

Lamine B

Mutation de type INDEL

Mutation faux-sens

Spermatozoïdes

anatomopathologie

Tête du spermatozoïde

génétique

Infertilité masculine

Mots clés libres

Infertilité

Infertility

Résumé

La morphogénèse des spermatozoïdes a lieu pendant la spermiogénèse, la dernière phase de la spermatogenèse.Cette différenciation est accompagnée de modifications drastiques de l’enveloppe nucléaire associées à un fort remodelage chromatinien. Notre travail été centré sur l'enveloppe nucléaire des spermatides pendant la spermiogénèse humaine. Nous avons notamment caractérisé la lamina nucléaire, réseau protéique composant de l’enveloppe nucléaire, et ses protéines partenaires potentiellement impliqués dans les liaisons lamine-chromatine: les protéines à domaine LEM, LBR, la protéine chromatinienne BAF et BAF-L.Nous avons révélé la présence exclusive des lamines de type B concentrées au pôle postérieur à la fin de la spermiogénèse dans les spermatozoïdes, et nous avons identifié et caractérisé l’isoforme testicule-spécifique lamine B3 humain.Nous avons découvert et caractérisé la lamine A2, un isoforme méiotique du gène LMNA, chez l'homme et la souris.Nous avons ensuite étudié ces protéines chez des patients atteints de globozoospermie, et nous avons pu identifier BAF comme un nouveau biomarqueur de l’immaturité des noyaux de spermatozoïdes. Par ailleurs, nous avons identifié la deuxième mutation perte de fonction dans le gène SUN5 chez 3 patients apparentés, et validé son implication dans la mise en place de la jonction tête-flagelle des spermatozoïdes.Notre caractérisation de la lamina nucléaire et ses protéines partenaires au cours de la spermiogénèse humaine apporte une meilleure compréhension de son rôle dans la différenciation des spermatides en spermatozoïdeset peut être la base de nouveaux champs d’investigation cas d’infertilité liés à des anomalies nucléaires.

The morphogenesis of mature spermatozoa takes place during spermiogenesis, the last phase of spermatogenesis.This differentiation involves drastic changes in the nuclear envelope associated with profound chromatin remodelling.Our work was focused on the nuclear envelope of spermatids during human spermatogenesis.We have characterized, the nuclear lamina, a protein meshwork component of the nuclear envelope, and its protein partners potentially implicated in the linkage lamin-chromatin: LEM-domain proteins, LBR, chromatinien protein BAF and BAF-L.Our study revealed the exclusive presence of B-type lamins concentrated at the posterior pole of mature spermatozoaat the end of spermiogenisis and we have identified and characterised the testis-specific isoform lamin B3 in human.We have also discovered and characterized the lamin A2, a meiotic isoform expressed from the LMNA gene in human and mouse. By studying abnormal globozoospermic spermatozoa, we were able to identify BAF as a potential biomarker of spermatozoa nucleus immaturity.Moreover, we have identified the second loss-of-function mutation in the nuclear envelope protein SUN5 in three related patients, and thus demonstrated its involvement in the formation of the spermatozoa head-tail junction.Our characterization of the nuclear lamina and its protein partners during human spermiogenesis, provides a better understanding of its role in the differentiation of spermatids into spermatozoa, and provides a solid basis for future investigation of cases of male infertility related to nuclear anomalies.