– MyGreatOocyte

Ce projet s'inscrit résolument dans la connaissance fondamentale de deux étapes cruciales du cycle cellulaire, la division et la réplication de l'ADN, préambule incontournable avant d'appréhender les conséquences de la dérégulation de ces étapes sur l'émergence des tumeurs. Il est basé sur l'utilisation d'un modèle cellulaire physiologique, la méiose ovocytaire. Le premier objectif est de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l'activation du MPF (M-phase Promoting Factor ou complexe cycline B-Cdc2), facteur universel déclenchant la phase M eucaryote, le second est d'appréhender les mécanismes qui répriment la réplication de l'ADN entre les deux divisions méiotiques. L'avancée des connaissances sur la division cellulaire a été marquée par la découverte du MPF en 1971 puis l'identification moléculaire de ce facteur et de ses deux régulateurs directs entre 1988 et 1995. Il est maintenant établi que la décision irréversible d'une cellule d'entrer en division dépend de l'activation brutale de la kinase Cdc2, qui, à elle seule, déclenche les bouleversements de l'architecture cellulaire permettant à la cellule de se diviser, grâce à la phosphorylation de multiples substrats. L'activité du MPF dépend de son état de phosphorylation et repose sur la balance d'activité de ses deux régulateurs, la phosphatase activatrice Cdc25 et la kinase inhibitrice Wee1/Myt1. Le processus d'activation du MPF possède une caractéristique remarquable: il s'opère d'une manière soudaine et totale obéissant à la règle du tout-ou-rien. En termes moléculaires, la brutalité de l'évènement s'explique par un rétrocontrôle exercé par le MPF sur ses deux régulateurs: plus les molécules de Cdc2 sont activées, plus elles activent Cdc25 et inactivent Wee1/Myt1. Les acteurs impliqués dans cette boucle d'auto-amplification sont aujourd'hui très mal connus: la littérature offre une pléthore de participants potentiels et malgré cela, des pièces cruciales manquent encore au puzzle. Notre premier objectif est donc de comprendre comment le mécanisme d'activation du MPF opère. Le second objectif vise à comprendre les mécanismes qui répriment la réplication de l'ADN entre les deux divisions méiotiques. L'ovocyte se dote d'une machinerie de réplication fonctionnelle au cours de la première division méiotique, machinerie qui sera utilisée pendant les premières divisions embryonnaires. La production de gamètes à génome haploïde impose que les deux divisions méiotiques s'enchaînent en l'absence de duplication de l'ADN, et donc que la machinerie de réplication de l'ovocyte soit efficacement réprimée jusqu'à la fécondation. L'absence d'un tel contrôle compromet la ploïdie du gamète, et donc de l'embryon, conduisant à la production d'embryons affectés de défauts sévères. L'étude des mécanismes réprimant la réplication de l'ADN pendant la méiose est donc fondamentale, non seulement par ses impacts dans les domaines de la reproduction et du développement, mais par les connaissances originales qu'elle devrait générer sur le contrôle de la phase-S par des activités oncogéniques. Ce projet utilise un modèle cellulaire physiologique, les divisions méiotiques de l'ovocyte de Xénope, qui a largement servi de paradigme à l'étude de l'activation de Cdc2. L'ovocyte est naturellement bloqué en prophase de première division méiotique, assimilable à une phase G2. En réponse à la progestérone, l'activation du MPF provoque l'entrée de l'ovocyte en phase M; l'ovocyte se bloque ensuite en métaphase de seconde division méiotique. Les deux caractéristiques du processus: une transition G2-M bordée par deux arrêts naturels (synchronisation naturelle, pas de nécessité de recourir à des agents pharmacologiques induisant des arrêts artificiels) et des cellules géantes et très abondantes (approches biochimiques et micromanipulation aisées comme la microinjection), ont consacré l'ovocyte de Xénope comme modèle d'étude de la division cellulaire, comme en témoigne l'attribution du Prix Nobel 2001. Notre projet comporte trois volets expérimentaux qui font largement appel à la transdisciplinarité, depuis la biophysique, l'imagerie et la biologie cellulaire jusqu'à la protéomique: (1) Le rôle et la régulation de la kinase Myt1. Ce rôle est-il restreint à la phase G2 pour la genèse du stock de pre-MPF inactif ou Myt1 joue-t-elle également un rôle instrumental dans la bascule G2/M? (2) Le rôle d'une nouvelle kinase, Greatwall, récemment identifiée chez la Drosophile et conservée chez les vertébrés. Des expériences préliminaires nous indiquent que cette kinase dont la fonction est méconnue, doit jouer un rôle essentiel dans le fonctionnement de la boucle d'auto-amplification. (3) Les mécanismes réprimant la réplication de l'ADN entre les deux divisions de méiose chez l'ovocyte. Nos premiers résultats révèlent le rôle-clé de la voie Mos/MAP kinase dans ce processus, et ses connections aux protéines des complexes de pré-réplication seront étudiées.