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Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Biologie cellulaire, développement (Blanc SVSE 2)
Edition 2010


molmechmeiosis


Mécanismes moléculaires contrôlant l’entrée en méiose chez les mammifères

Mécanismes moléculaires contrôlant l’entrée en méiose chez les mammifères
Décrypter les voie de signalisations contrôlant positivement ou négativement l’entrée en méiose chez les mammifères

Voies de signalisation étudiées
La méiose est le processus par lequel seront générés les futurs gamètes et de ce fait se trouve au cœur de la reproduction sexuée. Chez la femelle (XX), la méiose débute au cours de la vie fœtale dans toutes les cellules germinales (CG) aboutissant alors à la création d’un stock limité d’ovocytes. Au contraire, les CG mâles (XY) ne rentrent pas en méiose pendant la vie fœtale mais initient une phase de quiescence pour reprendre leur activité mitotique peu après la naissance, et constituer le stock de spermatogonies souches qui se renouvellera tout au long de la vie du mâle adulte, certaines spermatogonies entrant alors régulièrement en méiose à partir de la puberté.
Le projet Molmechmeiosis a pour ambition d’identifier de nouvelles cascades de signalisation en déchiffrant les interactions génétiques et moléculaires entre plusieurs voies de signalisation qui apparaissent toutes nécessaires à la détermination du sexe des cellules somatiques et/ou des CG dans la gonade.
Nous analysons ainsi les voies de signalisation de la prostaglandine D2 (PGD2), du fibroblast growth-factor 9 (FGF9), des gènes à homéoboite MSX, de NODAL, de la R-spondin (RSPO1), de la beta-caténine (CTNNB1) et de l’acide rétinoïque (AR).

Utilisation de la génétique murine pour étudier l'entrée en Méiose
Cette étude est réalisée au travers de l’utilisation d’une importante collection de souris mutantes ciblant les acteurs centraux de ces voies de signalisation avec des modèles complexes d’invalidation spécifique des CG ou des cellules somatiques.
Dans ces modèles, la détermination sexuelle des CG, l’entrée ou le blocage de la méiose et la prolifération/différenciation des CG sont étudiés à travers des approches histologiques et l’utilisation de marqueurs moléculaires (immuno-histochimie et hybridation in situ) et par des approches de criblages à haut débit telles que l’analyse globale de micro-ARN, des analyses transcriptomiques par puces à ADN et par séquençage à haut débit d’ARN.

Résultats

Partenaire 1 a montré que la signalisation PGD2 via le récepteur DP2 a un rôle essentiel dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des cellules germinales mâles via l’activation du blocage mitotique et l’inhibition de l’entrée en méiose (manuscrit en préparation).
Partenaire 2 a montré que la voie RSPO1/ß-catenin est impliquée dans le contrôle de la différenciation des cellules germinales XX (Chassot et al., 2011). De plus les résultats de partenaire 2 montrent que Rspo1 régule la prolifération cellulaire des précurseurs des cellules de support (Chassot et al., en révision) et on permit de clarifier le rôle de Rspo1 dans les inversions de sexe (Lavery et al., en révision).
Partenaire 3 a montré que les gènes à homéobox Msx sont requis pour le développement des cellules germinales femelles foetales (Le Bouffant et al., Development). Les souris déficientes pour le gène Riken décrit dans le projet sont stériles du fait d’un blocage dans les étapes précoces de méiose. Enfin le partenaire 3 a identifié le rôle de Nodal, un facteur autocrine capable de bloquer l’entrée en méiose dans le testicule foetal en culture (Souquet et al. Endocrinology 2012).
Partenaire 4 a montré que (i) MAFB est une cible directe de RARA dans la cellule de Sertoli, et que l’acide rétinoïque (AR) provenant des cellules de Sertoli est nécessaire à la différenciation des spermatogonies responsables de la 1ere vague de spermatogénèse (Raverdeau et al., 2012 PNAS. USA in press) ; (ii) l’initiation de la méiose requiert de l’AR fabriqué par les spermatocytes (Raverdeau et al., 2012 Proc. Natl. Acad. Sci. USA in press) ; (iii) RARG dans les spermatogonies contrôle la transition entre les spermatogonies indifférenciées et les spermatogonies différenciées (Gély-Pernot et al., 2012 Endocrinology 153(1):438-49) ; (iv) RARG fonctionne en hétéromère avec RXR pour contrôler les gènes responsables de la différentions des spermatogonies, notamment SALL4 (manuscrit en préparation).

Perspectives

Le but du projet Molmechmeiosis est d’identifier les signaux produits par les GC ou par les cellules somatiques entourant les GC induisant soit l’entrée en méiose dans l’ovaire fœtale et le testicule post-natal, soit le blocage de celle-ci dans le testicule fœtale. Nous espérons obtenir ainsi un schéma d’intégration des différentes voies de signalisation étudiées dans ce projet quand au control de ces mécanismes.

Productions scientifiques et brevets

1. Chassot et al. (2011). PLoS ONE 6 : e25641. (Partenaire 2)
2. Chassot et al. (2012). Development, en révision (Partenaire2).
3. Gely-Pernot et al. (2012) Endocrinology 153(1):438-49 (Partenaire 4)
4. Raverdeau et al. (2012) Proc. Natl. Acad. Sci. USA in press (Partenaire 4)
5. Le Bouffant et al (2011) Development 138(24):5393-402 (Partenaire 3)
6. Souquet et al (2012) Endocrinology 153(5):2466-73 (Partenaire 3)

Partenaires

CERBM IGBMC CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE EN BIOLOGIE ET EN MEDECINE - CERBM

CNRS IGH CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON

INSERM LDG INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PARIS XI

INSERM U 636 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA

 UNIVERSITE DE NICE - SOPHIA ANTIPOL

Aide de l'ANR 450 000 euros
Début et durée du projet scientifique - 36 mois

Résumé de soumission

La méiose est le processus par lequel seront générés les futurs gamètes et de ce fait se trouve au cœur de la reproduction sexuée. Chez la femelle (XX), la méiose débute au cours de la vie fœtale dans toutes les cellules germinales (CG) aboutissant alors à la création d’un stock limité d’ovocytes. Au contraire, les CG mâles (XY) ne rentrent pas en méiose pendant la vie fœtale mais initient une phase de quiescence pour reprendre leur activité mitotique peu après la naissance, et constituer le stock de spermatogonies souches qui se renouvellera tout au long de la vie du mâle adulte, certaines spermatogonies entrant alors régulièrement en méiose à partir de la puberté. Les mécanismes moléculaires gouvernant ces différences sexuelles de prolifération et de différenciation des cellules germinales sont encore mal compris, mais il est connu de longue date que c’est l’environnement somatique et non la constitution chromosomique des cellules germinales qui contrôle ces phénomènes. Le projet Molmechmeiosis a pour ambition d’identifier de nouvelles cascades de signalisation en déchiffrant les interactions génétiques et moléculaires entre plusieurs voies de signalisation qui apparaissent toutes nécessaires à la détermination du sexe des cellules somatiques et/ou des CG dans la gonade. Nous analyserons ainsi les voies de signalisation de la prostaglandine D2 (PGD2), du fibroblast growth-factor 9 (FGF9), des gènes à homéoboite MSX, de NODAL, de la R-spondin (RSPO1), de la beta-caténine (CTNNB1) et de l’acide rétinoïque (AR). Cette étude ambitieuse et originale sera réalisée au travers de l’utilisation d’une importante collection de souris mutantes ciblant les acteurs centraux de ces voies de signalisation avec des modèles complexes d’invalidation spécifique des CG ou des cellules somatiques. Dans ces modèles, la détermination sexuelle des CG, l’entrée ou le blocage de la méiose et la prolifération/différenciation des CG seront soigneusement détaillés à travers des approches histologiques et l’utilisation de marqueurs moléculaires (immuno-histochimie et hybridation in situ) et par des approches sophistiquées de criblages à haut débit telles que l’analyse globale de micro-ARN, des analyses transcriptomiques par puces à ADN et par séquençage à haut débit d’ARN et la mise en place de méthodologies innovantes comme l’identification par spectrométrie de masse des partenaires des récepteurs à l’AR par immuno-précipatation in vivo de récepteurs étiquetés. L’ensemble de ce projet combine des technologies de pointe et l’expertise de quatre laboratoires hautement spécialisés dans l’étude du développement des gonades et de la méiose pour améliorer les connaissances relatives i) au rôle des voies de signalisation de PGD2, FGF9 et NODAL au cours de l’arrêt mitotique et de l’inhibition de la méiose dans les CG fœtales XY ; ii) à l’identification des cibles des MSX et de la RSPO1/CTNNB1 qui permettent l’entrée en méiose des CG XX ; et iii) à la découverte de nouveaux réseaux génétiques et à la caractérisation des mécanismes moléculaires à travers lesquels l’AR et CTNNB1 soutiennent la prolifération et l’entrée en méiose des spermatogonies dans le testicule post-natal. Cette combinaison unique de technicité et d’expertise offre une opportunité exceptionnelle de comprendre les mécanismes fondamentaux et d’éclairer les réseaux génétiques qui gouvernent la détermination du destin des CG.

 

Programme ANR : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Biologie cellulaire, développement (Blanc SVSE 2) 2010

Référence projet : ANR-10-BLAN-1239

Coordinateur du projet :
Monsieur Francis Poulat (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON)
francis.poulat@nulligh.cnrs.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.