La maturation de la Protamine-2 dans l'organisation post-méiotique du génome mâle - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Protamine-2 maturation in post-meiotic male genome organization

La maturation de la Protamine-2 dans l'organisation post-méiotique du génome mâle

Résumé

The process of sperm maturation, spermiogenesis, is unique in many ways and involves major reorganizations of the different cellular compartments. During the elongated and condensed spermatid stages, this process includes a drastic compaction of the paternal genome that will be transmitted to the future offspring. During this process almost all histones are removed and replaced by specific proteins, the protamines, which associate with the paternal genome and compact it in the mature spermatozoa. This reorganization process is essential to avoid DNA damage before and during fertilization and to ensure that a specific paternal epigenome is correctly transmitted to the offspring. The mechanisms of chromatin reorganization first involve a wave of histone hyperacetylation, which then induces their removal. The incorporation of H2A.L.2, a testis-specific histone H2A variant, allows the nucleosome to adopt a more open structure and allows the invasion of the nucleosome by transition proteins that control in turn the recruitment of protamines and their incorporation into the paternal genome. Protamine-2 is synthesized as an immature precursor that requires multiple cleavages to be properly assembled on DNA. However, the functional role of protamine-2 maturation in normal spermatogenesis and its implication in infertility have not been explored. My thesis work aims to characterize this maturation process using a specific antibody against Pre-Prm2. We demonstrated that there was an accumulation of Pre-Prm2 in several mouse models, with defects in the histone-to-protamine transition process and that the maturation process was therefore related to histone removal. We were also able to demonstrate that the transition proteins and the protamines act simultaneously and that the two proteins interact with each other. Furthermore, the use of the antibody specific to human Pre-PRM2 shows that there is retention of Pre-PRM2 in some infertile patients and that this retention correlates with defects in DNA compaction, acrosome formation and sperm motility. Finally, from a certain threshold of aberrant accumulation of Pre-PRM2, the fertilization rate is decreased. In conclusion, this study has shown that poor maturation of PRM2 has consequences on the male genome organization, and that this tool could provide essential information in the human clinic in the future.
Le processus de maturation des spermatides, la spermiogénèse, est unique en de nombreux points et implique des réorganisations majeures des différents compartiments cellulaires. Pendant les stades de spermatides allongées et condensées, ce processus inclut notamment une compaction drastique du génome paternel qui sera transmis à la future descendance. Lors de ce processus la quasi-totalité des histones est enlevée et celles-ci sont remplacées par des protéines spécifiques, les protamines, qui s'associent au génome paternel et le compactent dans les spermatozoïdes matures. Ce processus de réorganisation est essentiel afin d’éviter des dommages à l’ADN avant et pendant la fécondation et afin qu’un épigénome paternel spécifique soit correctement transmis à la descendance. Les mécanismes de réorganisation de la chromatine font tout d’abord intervenir une vague d’hyperacétylation des histones qui induit ensuite leur enlèvement. L’incorporation de H2A.L.2, un variant spécifique du testicule, va permettre au nucléosome d’adopter une structure plus ouverte et permettre l’invasion de l’ADN par les protéines de transition qui contrôlent le recrutement des protamines et leur incorporation dans le génome paternel. La protamine-2 est synthétisée sous forme d’un précurseur immature qui nécessite d’être clivée pour être correctement intégrée à l’ADN. Cependant, le rôle fonctionnel de la maturation de la protamine-2 dans la spermatogenèse normale et son implication dans l’infertilité n’ont pas été explorées. Mon travail de thèse vise à caractériser cette maturation à l’aide d’un anticorps spécifique de la Pré-Prm2. Nous avons démontré qu’il y avait une accumulation de Pré-Prm2 dans plusieurs modèles de souris où il y avait un défaut dans le processus de transition des histones vers les protamines et que le processus de maturation était donc lié au processus d’enlèvement des histones. Nous avons également pu démontrer que l’action des protéines de transition et des protamines est complètement simultanée et que les deux protéines interagissent. En outre, l’anticorps spécifique de la Pré-PRM2 humaine montre qu’il y a une rétention de pré-PRM2 chez certains patients infertiles et que cette rétention est corrélé à des défauts de compaction de l’ADN, de formation de l’acrosome et de mobilité spermatique. Enfin, à partir d’un certain seuil d’accumulation aberrante de Pré-PRM2, le taux de fécondation est diminué. En conclusion, cette étude a montré qu’une mauvaise maturation de la PRM2 a des conséquences sur le génome mâle, et que cet outil pourrait apporter des informations essentielles en clinique humaine dans l’avenir.
Fichier principal
Vignette du fichier
VARGAS_2021_archivage.pdf (5.47 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03351831 , version 1 (22-09-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03351831 , version 1

Citer

Alexandra Vargas. La maturation de la Protamine-2 dans l'organisation post-méiotique du génome mâle. Biochimie [q-bio.BM]. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2021. Français. ⟨NNT : 2021GRALV027⟩. ⟨tel-03351831⟩
70 Consultations
163 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More