Dynamique transcripionnelle lors de l’entrée en méiose – MEIOSIL

La méiose est un processus central au cours de la reproduction sexuée observé chez la quasi-totalité des organismes eucaryotes. Chez les mammifères, seules les cellules germinales ont la capacité d’entrer en méiose pour former les gamètes haploïdes (spermatozoïdes ou ovocytes). Lors des étapes initiales de la méiose il a été rapporté que : i) la transcription des ARN cesse brutalement dans tout le génome et pendant plusieurs jours et ii) les ARNm méiotiques sont stabilisés. L’objectif du projet MEIOSIL est de comprendre cet arrêt transcriptionnel (MEIOtic SILencing) à travers une étude originale de la dynamique de la transcription en méiose.
A l’heure actuelle, les blocages transcriptionnels en méiose sont essentiellement étudiés lorsque les chromosomes d’origine paternelles et maternelles ne s’apparient pas ; c’est le cas pour les chromosomes sexuels hétérologues (X et Y) et lors de défauts du synapsis (autosomes) chez certains mutants de méiose. Cependant l’arrêt global de la transcription au moment de l’entrée en méiose n’a que très peu été documenté ; à ce jour, il est décrit uniquement chez la souris mâle. Nous avons répliqué et étendu ces travaux à la méiose femelle murine. Ces données préliminaires servent de base au projet MEIOSIL qui doit maintenant définir précisément l’étendu du blocage transcriptionnel méiotique. Pour cela les ARN nouvellement transcrits seront mesurés et identifiés afin de déterminer si certains gènes échappent au blocage transcriptionnel global. Les gènes réprimés seront comparés aux gènes stabilisés en méiose afin de chercher une éventuelle concordance. Les sites actifs de transcription seront également comparés au sites de cassures méiotiques de l’ADN pour évaluer une potentielle interaction. Le deuxième axe de MEIOSIL vise à élucider les mécanismes qui contrôlent ce blocage transcriptionnel. Pour cela, des approches in vivo (souris transgéniques) et in organo seront mises en œuvre afin d’étudier l’implication de la structure des chromosomes méiotiques (synapsis, cohésines) et des cassures de l’ADN méiotiques et de leur signalisation ainsi que de marques épigénétiques répressives de la transcription. Enfin, MEIOSIL déterminera la fonction exacte du blocage transcriptionnel au cours de la méiose. A l’aide de modèles réactivant artificiellement la transcription, les conséquences d’une absence de ‘silencing’ seront mesurées sur l’efficacité de la méiose.
Ce projet ambitieux est aujourd’hui possible grâce à l’investissement de deux équipes complémentaires. L’une possède une large expertise du processus méiotique et de ses régulations. Ceci permettra notamment de lever des verrous méthodologiques majeurs, tel l’obtention d’un grand nombre de cellules parfaitement synchronisées. L’autre maitrise parfaitement les outils d’analyse du génome au sein des cellules germinales et peut mettre en œuvre l’analyse (RNA-Seq) détaillée de la transcription en lien avec de nombreuses modifications épigénétiques. La réunion de ces compétences scientifiques et technologiques modernes permet aujourd’hui d’envisager d’étudier la transcription dans des cellules silencieuses, rares et hétérogènes ; par le passé, ceci a limité de nombreuses études et probablement altérer la perception de la transcription en méiose.
Cette analyse fine et dynamique à l’échelle du génome d’un processus central pour toutes les cellules vivantes, la transcription, pendant une étape cruciale pour l’acquisition de la fertilité, la méiose, permettra une avancée notable dans notre compréhension des ces processus cellulaires. La connaissance de ces processus a elle-même de potentielles retombée majeures dans de nombreux domaines en biologie et santé, par exemple pour la prise en charge de patients infertiles ou pour la compréhension des liens existant entre transcription et stabilité génétique (réparation des cassures double brin de l’ADN).