Caractérisation de l'arrêt de la gamétogenèse chez l'homme du gène à la protéine
Auteur / Autrice : | Marie Christou-Kent |
Direction : | Christophe Arnoult |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Biologie du développement - Oncogenèse |
Date : | Soutenance le 21/11/2019 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut pour l'avancée des biosciences (Grenoble) |
Equipe de recherche : Génétique, épigénétique et thérapies de l'infertilité (Grenoble) | |
Jury : | Président / Présidente : Pierre Ray |
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Arnoult, Marie-Hélène Verlhac, Rémi Dumollard | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Duranthon, Dominique Weil |
Mots clés
Résumé
L’infertilité est considérée comme une préoccupation majeure de santé, touchant à plus de 50 millions de couples mondialement. Les techniques actuelles d’Assistance Médicale à la Procréation (AMP) ont comme prérequis des gamètes aptes à la fécondation et au développement embryonnaire. Dans les rares cas où des anomalies génétiques mène à un arrêt de la gamétogenèse et donc à la production de gamètes immatures, défectueux ou dégradés, un traitement n’est pas possible. Afin d’envisager de nouvelles stratégies de traitement, il est nécessaire de comprendre les bases moléculaires de ce type d’infertilité. De plus, ces patients représentent une opportunité unique nous permettant de découvrir de nouveaux acteurs de l’ovogenèse et de la spermatogenèse ainsi que de déchiffrer les voies moléculaires impliquées dans la production de gamètes compétentes.L’analyse génétiques de cohortes de patients consanguins peut permettre l’identification de variants génétiques héritées comme causes possibles de la pathologie. Nous avons identifié, par séquençage exomique, un variant pathogène du gène PATL2 dans les patientes atteintes d’un échec de maturation ovocytaire. Cette pathologie, que nous avons appelé la Déficience Méiotique Ovocytaire (DMO), consiste en l’ovulation récurrent d’ovocytes immatures et non-fécondables. Le gène PATL2 code une ribonucléoprotéine ovocytaire qui a été impliqué dans la régulation de la traduction des ARNm maternelles chez l’amphibien. Sa fonction chez les mammifères était jusqu’à présent mal caractérisé. Nous avons aussi identifié un variant pathogène du gène SPINK2, codant un inhibiteur de protéases qui est important pour la neutralisation de l’acrosine pendant le développement de l’acrosome.Par la génération de lignées de souris déficientes (KO) pour les gènes Patl2 et Spink2, et d’une lignée PATL2 « étiquetée » par la méthode CRISPR-Cas9, nous avons montrés que les deux protéines correspondantes jouent des rôles indispensables dans leur gamétogénèses respectives. Nous avons démontré que Patl2 est fortement exprimé dans l’ovocyte murin en cours de croissance, et que son absence entraîne une dérégulation de nombreux transcrits essentiels pendant la phase de croissance, de maturation méiotique ou de développement pré-implantatoire. Les femelles PATL2 KO sont subfertiles par accouplement naturel, et lors de la stimulation hormonale produisent une grande proportion d’ovocytes sans globule polaire (immatures) et/ou avec des défauts au niveau du fuseau méiotique, mis en évidence par immunomarquage. Suite à la fécondation in vitro, un grand nombre d’ovocytes PATL2 KO ont répondu de manière aberrante à la fécondation. Concernant les mâles SPINK2 KO, nous avons montré que l’absence de la protéine SPINK2, qui se localise dans l’acrosome, entraîne un arrêt de la spermiogenèse et une azoospermie à cause d’une autophagie au stade spermatide-ronde. Cet effet est vraisemblablement dû à une activité aberrante de l’acrosine en absence de son inhibiteur, une hypothèse soutenue par la fragmentation de l’appareil de Golgi et l’absence de l’acrosome, événements observés par immunofluorescence.Nous avons, donc, caractérisé deux sous-types génétiques d’infertilité humaine associés à la mutation de ces deux gènes. Ce faisant, nous avons approfondi notre compréhension des fonctions respectives de ces acteurs clés de la gamétogenèse chez les mammifères, ce qui pourrait ouvrir la voie vers une amélioration des techniques d’AMP actuelles ainsi que le développement de thérapies alternatives et personnalisées.