Mécanismes de Ségrégation des Chromosomes Méiotiques – ChroMeio

Une propriété fondamentale du vivant est la capacité de se reproduire. La reproduction asexuée permet la multiplication des organismes unicellulaires ainsi que la division des cellules somatiques chez les organismes multicellulaires. Ce processus se déroule au cours de la mitose qui correspond à la division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques. La reproduction sexuée permet, quant à elle, la reproduction des organismes multicellulaires et implique un mécanisme de division cellulaire spécialisé appelé méiose. Les cellules formées à l’issue de la méiose sont les gamètes (les spermatozoïdes chez le mâle, les ovocytes chez la femelle). A la différence des cellules somatiques qui contiennent deux lots de matériel génétique et sont donc diploïdes, les gamètes ne contiennent qu’un seul lot d’ADN et sont donc haploïdes. Cela permet à la fécondation de maintenir la ploïdie d’une espèce donnée. Par ailleurs, alors que la mitose produit deux cellules filles génétiquement identiques, la méiose crée de nouvelles combinaisons génétiques. La méiose n’est donc pas seulement un mécanisme alternatif utilisé par les organismes pluricellulaires pour se reproduire, c’est une source de diversité génétique. Plusieurs adaptations du mécanisme de division cellulaire sont nécessaires pour permettre cette réduction de ploïdie. Au cours de la méiose, une seule phase de réplication de l’ADN précède deux étapes de ségrégation des chromosomes (méiose I et II). Au cours de la méiose II, comme en mitose, les chromatides sœurs sont ségrégées. La méiose I est unique car elle permet la ségrégation des chromosomes homologues (chacun composé d’une paire de chromatides sœurs). La précision du mécanisme de ségrégation des chromosomes est essentielle afin d’éviter la formation de gamètes contenant un nombre aberrant de chromosomes qui conduit à la production d’embryons aneuploïdes. L’aneuploïdie embryonnaire est un obstacle majeur à la reproduction. En effet, la vaste majorité des embryons aneuploïdes ne sont pas viables et conduisent généralement à l’avortement spontané.La récente diminution de la fertilité humaine est probablement due, en partie, à une augmentation de ce type d’avortement. On estime que mondialement, environ un couple sur sept est confronté à un problème de conception. Cette infertilité peut avoir de graves conséquences psychologiques. Bien qu’essentiels à la reproduction et donc à la vie, les mécanismes permettant la ségrégation précise des chromosomes méiotiques sont encore mal compris. Ce projet vise à élucider les mécanismes fondamentaux de ségrégation des chromosomes en méiose en combinant la puissance du ver Caenorhabditis elegans et l’utilisation de techniques de pointe comme la microscopie à haute résolution et l’emploi de techniques de microfabrication/microfluidique. La déplétion de protéines spécifiques par la méthode d’ARN interférence, combinée à l’utilisation de techniques d’imagerie cellulaire à haute résolution, permettra de disséquer la fonction des kinétochores méiotiques, une structure qui s’assemble sur chaque chromosome pendant la division cellulaire et qui leur permet d’interagir avec la machinerie de ségrégation. Par ailleurs, l’application de techniques de microscopie in vivo et de modélisation in silico permettra d’analyser le rôle du fuseau central, une structure qui s’assemble entre les chromosomes en cours de ségrégation et qui permet leur séparation physique. Enfin, l’utilisation de techniques de microfluidique et de génétique permettra de comprendre le rôle, dans la ségrégation des chromosomes méiotiques, de régulateurs majeurs de la division cellulaire. Les résultats obtenus à l’issue de ce projet seront transférables à la méiose chez les mammifères puisque la majorité des mécanismes fondamentaux de la division cellulaire sont conservés chez les métazoaires.