Appuyer sur réinitialiser pour démarrer un nouvel embryon
De nouveaux travaux menés par des scientifiques aux États-Unis et en Chine, montrent comment un ovule fécondé, ou zygote, se réinitialise afin que l’embryon nouvellement formé puisse se développer selon son propre programme génétique.
Réinitialiser un embryon
On sait depuis un certain temps que le génome d’un ovule nouvellement fécondé est inactif et doit être réveillé, a déclaré Richard Schultz, professeur chercheur à l’Université de Californie, Davis, et auteur correspondant d’un article. Cette étape est appelée activation du génome du zygote.
”Pour que l’embryon se développe, l’ovule doit perdre son identité et le fait en fabriquant de nouvelles choses », a déclaré Schultz. « Nous connaissons maintenant les premières étapes de la façon dont cette transition se produit.” Pour que le processus de réinitialisation ou d’éveil se produise, l’embryon doit commencer à transcrire les gènes de son ADN en ARNm qui sont à leur tour traduits en protéines.
Les premiers gènes transcrits activeront d’autres gènes, mettant en œuvre le programme qui permettra à l’embryon de se développer en une souris complète (ou humaine). L’identité de ces premiers gènes maîtres – régulateurs était inconnue jusqu’à présent. ”C’est quelque chose qui m’a intrigué pendant longtemps », a déclaré Schultz.
Pol II est instruit par des facteurs de transcription
L’ARN polymérase II (Pol II) est l’enzyme qui transcrit l’ADN en ARN. Mais Pol II en soi est une enzyme stupide, a déclaré Schultz. D’autres gènes, appelés facteurs de transcription, sont nécessaires pour instruire Pol II afin qu’elle transcrive les « bons » gènes au bon moment.
Au début des années 2000, Schultz a compris que ces premiers facteurs de transcription se trouveraient parmi les ARNm maternels dormants dans l’ovule. Les ARNm maternels dormants sont uniques aux ovocytes car l’ARNm nouvellement synthétisé n’est pas traduit comme il l’est dans les cellules somatiques.
Au fur et à mesure que l’ovocyte mûrit pour devenir un ovule, ces ARNm maternels dormants sont traduits en protéines qui exécutent ensuite leur fonction. Schultz s’est rendu compte que l’information pour démarrer l’activation du génome du zygote se trouverait dans un ARNm dormant de la mère qui coderait pour un facteur de transcription maître.
OBOX1-8 identifiés comme les bons candidats
Travaillant à l’Université de Pennsylvanie avec Paula Stein, le laboratoire de Schultz a identifié une grande famille de gènes appelée OBOX comme candidats probables. La famille se compose de 8 gènes, OBOX1-8. Sur la base de leurs profils d’expression au cours du développement précoce, OBOX1, 2, 3, 4, 5 et 7 étaient des candidats probables. Ils ont commencé à travailler avec Wei Xie à l’Université Tsinghua de Pékin pour affiner les candidats.
Le plus intéressant, et imprévu, était que la fonction de ces gènes OBOX était hautement redondante: un knock-out de l’un pouvait être remplacé par un autre. Cette redondance a probablement évolué parce que la transition est si importante, a déclaré Schultz. De plus, les chercheurs ont découvert que les gènes OBOX fonctionnent en facilitant la localisation de Pol II vers les bons gènes pour commencer l’activation du génome du zygote.
Des gènes sont impliqués dans l’activation du génome chez l’homme
Chez la souris, l’activation du génome se produit au stade bicellulaire. Chez les embryons humains, cela se produit plus tard, lorsque l’embryon a subi quelques cycles de division pour former huit cellules. Une question ouverte est de savoir dans quelle mesure ce processus est conservé d’une espèce à l’autre, c’est-à-dire que des gènes en forme de boîtes sont impliqués dans l’activation du génome chez l’homme.
Ce travail a également des implications pour comprendre comment les cellules souches embryonnaires sont reprogrammées afin qu’elles puissent se développer dans n’importe quel tissu du corps.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : UC Davis
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