Rôle et mode d’action du relargage post-fécondation de CD9 et JUNO dans le blocage de la polyspermie

Role and implication of post-fertilization release of CD9 and JUNO in polyspermy block

• Auteur / Autrice : Yaëlle Dubois
• Direction : Christine Gourier, David Stroebel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique de l'École normale supérieure
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Cribier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Gourier, Eric Rubinstein, Aminata Toure, David Stroebel, Marie Saint dizier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Rubinstein, Aminata Toure

Mots clés

Mots clés libres

Fécondation

Blocage de la polyspermie

Adhésion membranaire

Fusion membranaire

Dynamique membranaire

Fertilization

Polyspermy block

Membrane adhesion

Membrane fusion

Membrane dynamique

Résumé

Chez les mammifères, un être vivant est l’aboutissement de la fécondation d’un ovocyte par un unique spermatozoïde. Si plusieurs spermatozoïdes fécondent un même ovocyte, la polyspermie qui en résulte engendre une situation délétère pour l’embryon. Aussitôt fécondé, l’ovocyte doit donc déployer des mécanismes efficaces pour éviter toute nouvelle fécondation. L’ovocyte est une cellule particulière, protégée de l’environnement extérieur dans l’espace périvitellin (EPV) fermé par la zone pellucide (ZP). Pour féconder, le spermatozoïde doit traverser la ZP, pénétrer l’EPV, interagir avec la membrane plasmique de l’ovocyte puis fusionner avec elle afin de délivrer son ADN dans l’ovocyte. La façon dont un spermatozoïde interagit avec l’ovocyte quand il traverse la ZP est déterminante pour le succès de la fusion, mais n’a jamais été décrite. Le rôle de la ZP et de l’EPV dans le succès ou l’échec de cette interaction n’est pas connu. La première partie de ma thèse répondra à ces questions grâce à une étude en temps réel de la progression des spermatozoïdes dans l’ovocyte lors d’une insémination. La seconde partie de ma thèse a été dédiée aux mécanismes de prévention de la polyspermie rendant soit l’ovocyte inapte à adhérer un spermatozoïde, soit les spermatozoïdes incapables de féconder. Notre hypothèse est qu'en quelques minutes seulement, l'ovocyte fécondé libère dans son EPV des composants qui vont rendre passif le spermatozoïde pénétrant dans cet EPV en se liant rapidement à sa membrane, inhibant ainsi ses aptitudes à adhérer et fusionner avec l’ovocyte. Mon travail explore ce scénario en employant 2 approches : (i) fonctionnelles : permettant d’évaluer les performances inhibitrices de ces composants et (ii) d’imagerie de super résolution optique et de cryo-électrotomographie : permettant d’étudier la répartition spatiale des composants liées aux spermatozoïdes dans l’EPV et leur structure.

In mammals, a living being is the result of the fertilization of an oocyte by a single sperm. If several sperm fertilize the same oocyte, the resulting polyspermy creates a harmful situation for the embryo. As soon as it is fertilized, the oocyte must therefore deploy effective mechanisms to avoid any further fertilization. The oocyte is a particular cell, protected from the external environment in the perivitelline space (PVS) closed by the zona pellucida (ZP). To fertilize, the sperm must cross the ZP, penetrate the PVS, interact with the plasma membrane of the oocyte then fuse with it in order to deliver its DNA into the oocyte. The way in which a sperm interacts with the oocyte when it crosses the ZP is decisive for the success of the fusion, but has never been described. The role of the ZP and PVS in the success or failure of this interaction is not known. The first part of my thesis will answer these questions through a real-time study of the progression of sperm into the oocyte during insemination. The second part of my thesis was dedicated to the mechanisms of prevention of polyspermy making either the oocyte unable to interact with a sperm, or the sperm unable to fertilize. Our hypothesis is that in just a few minutes, the fertilized oocyte releases into its PVS components which will make the sperm entering this PVS passive by quickly binding to its membrane, thus inhibiting its ability to adhere and fuse with the oocyte. My work explores this scenario by using 2 approaches: (i) functional: making it possible to evaluate the inhibitory performances of these components and (ii) optical super resolution imaging and cryo-electrotomography: making it possible to study the spatial distribution of Sperm-related components in PVS and their structure.