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Parutions

 

Les secrets de l’empaquetage de l’ADN paternel dans le spermatozoïde

 

La transmission des gènes du père à la descendance est assurée par les spermatozoïdes qui doivent quitter l’organisme producteur et nager jusqu’à l’œuf dans un environnement hostile. En préalable à ce voyage, l’ADN paternel est soigneusement et rigoureusement empaqueté, suivant un mécanisme resté longtemps obscur. Une équipe de chercheurs français et japonais a percé ce mystère et décrit pour la première fois les étapes fondamentales de l’empaquetage de l’ADN paternel, un phénomène indispensable à la procréation et la perpétuation de l’espèce. Cette étude a été publiée le 30 mars 2017 dans la revue Molecular Cell.


Le succès de la fécondation et de la procréation dépend largement de la bonne qualité et de l’intégrité du matériel génétique transmis par les parents. A ce titre, l’ADN paternel est particulièrement à risque car il est véhiculé par des cellules spécialisées, les spermatozoïdes, qui entreprennent un long voyage périlleux à l’extérieur de leur lieu de production pour trouver l’œuf. En effet, si l’ADN paternel n’est pas suffisamment protégé il peut subir des dégâts, c'est à dire accumuler des altérations et des mutations ayant des conséquences graves pour la descendance. La pérennité de l’espèce dépend donc d’une protection maximale et optimale de l’ADN paternel lors de ce voyage "à haut risque" vers l’ovule. L’un des objectifs de la spermatogenèse, une différenciation qui conduit des cellules germinales mâles progénitrices à devenir des spermatozoïdes, est d’empaqueter le matériel génétique paternel de façon à ce qu’il résiste à tout évènement susceptible de l’endommager. Pour ce faire, au cours de la spermatogenèse, le génome (c'est à dire l'ADN portant l’ensemble des gènes) de ces cellules subit une réorganisation globale unique. En effet, alors que le mode universel de l’organisation du génome chez tous les organismes eucaryotes, depuis la levure jusqu'à l’homme, est basé sur l’interaction de protéines particulières, les histones, avec l’ADN, dans les spermatozoïdes, d’autres protéines, connues sous le nom de protamines, organisent le génome. Au cours de la spermatogenèse, pendant la maturation des futurs spermatozoïdes, les histones sont enlevées et remplacées par les protamines. Il s’agit d’un événement unique dans tout l’organisme dont l'importance est capitale, mais dont les bases moléculaires ont pendant très longtemps échappé aux scientifiques.

 

Un effort considérable mené depuis une quinzaine d’années par l'équipe de Saadi Khochbin à l'Institut pour l'Avancée des Biosciences a abouti récemment et permis pour la première fois de comprendre les étapes critiques qui mènent à l’empaquetage final du génome mâle. Les chercheurs ont découvert une histone particulière qui se comporte comme un cheval de Troie. Elle entre en contact avec l’ADN, comme le ferait une histone "classique", et en même temps elle permet l’invasion de la structure histone-ADN (nucléosomes) par des protéines non-histones, dont les protamines, ce qui rend possible la compaction finale du génome mâle. L’absence de cette histone particulière aboutit à une compaction défectueuse du génome mâle et à une infertilité des mâles dans un modèle de souris.

 

Ces découvertes permettent de comprendre enfin comment les histones sont remplacées et comment une forme "transportable" du génome mâle se crée, qui résiste parfaitement aux agressions environnementales. Ces travaux non seulement sont d’intérêt au plan des concepts, mais ils ouvrent aussi la voie à une meilleure compréhension des possibles causes d’infertilité masculine, de certaines situations d’échec de la procréation assistée et des risques encourus lors de ces pratiques.

 

Figure :L’incorporation d’une histone spécifique nommée H2A.L.2 permet l’invasion de l’unité de base de l’organisation du génome, le nucléosome, par des protéines non-histones, connues sous le nom de protéines de transitions (TP, en bleu) et des protamines (Prm, en noir). Ces dernières finissent par chasser complétement l’ensemble des histones aboutissant à la compaction du génome paternel.
© Saadi Khochbin 

 

En savoir plus

  • Histone variant H2A.L.2 guides transition protein - dependent protamine assembly in male germ cells
    Sophie Barral, Yuichi Morozumi, Hiroki Tanaka, Emilie Montellier, Jérôme Govin3 Maud de Dieuleveult, Guillaume Charbonnier, Yohann Couté, Denis Puthier, Thierry Buchou, Fayçal Boussouar, Takashi Urahama, François Fenaille, Sandrine Curtet, Patrick Héry, Nicolas Fernandez-Nunez, Hitoshi Shiota, Matthieu Gérard, Sophie Rousseaux, Hitoshi Kurumizaka, Saadi Khochbin.
    Molecular Cell. Published online: March 30, 2017.
     DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2017.02.025

     


Contact chercheur

  • Saadi Khochbin
    Institut pour l'Avancée des Biosciences
    CNRS UMR 5309, Inserm U1209, Université Grenoble Alpes
    Site Santé
    Allée des Alpes
    38700 LA TRONCHE

     

    04 76 54 95 83

 

Mise en ligne le 31 mars 2017
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