Rôle des histones modifiées dans la programmation épigénétique du spermatozoïde pour le développement embryonnaire – EPI-PROSPECT
Des études récentes ont mis en évidence que, au-delà du génome paternel, le spermatozoïde contribue également à l’embryon des signaux épigénétiques influant le développement embryonnaire. Nous proposons d'identifier les composantes épigénétiques du spermatozoïde nécessaires au bon déroulement de l’embryogénèse. Notre projet vise spécifiquement à déterminer le rôle dans ce processus, des histones modifiées retenues au sein du spermatozoïde, en utilisant Xenopus Laevis comme modèle.
Dans un premier temps nous identifierons les portions du génome du spermatozoïde ou ces histones modifiées présentent des caractéristiques compatibles avec une fonction dans le développement embryonnaire précoce. Cette sélection sera effectuée par une ChIP-seq quantitative qui permettra d’évaluer, d’une part l’homogénéité des histones modifiées au sein d’une population de spermatozoïde, et d’autre part le devenir de ces marques épigénétiques dérivées du spermatozoïde après leur introduction dans l’œuf. Avec ces analyses nous aurons identifié les régions du génome ou les histones modifiées sont présentes dans la plupart des spermatozoïdes et où elles y sont maintenues après fertilisation. En parallèle, nous déploierons une étude de protéomique comparative visant à révéler les composantes maternelles qui interagissent avec les marques épigénétiques du spermatozoïde. Ces types d’interacteurs sont susceptibles de contribuer à la transmission des informations épigénétiques dérivées du spermatozoïde a l’embryons en développement. Ces approches complémentaires nous fournirons une liste d’histones modifiées et de facteurs maternels qui possèdent les attributs nécessaires pour un rôle dans la programmation épigénétique du spermatozoïde pour le développement embryonnaire. La dernière phase de notre projet consistera à tester formellement l’implication de ces candidats dans le processus de programmation épigénétique du spermatozoïde.
Notre groupe a en effet développé une stratégie expérimentale permettant de générer des embryons à partir de spermatozoïde dont l’épigénome est modifié juste avant introduction dans l’œuf. D’autre part, il est désormais également possible de cibler pour une dégradation rapide les protéines d’origine maternelle (TRIM-away). A l’aide de ces outils nous interfèrerons avec les facteurs d’intérêt: éffaçage d’une histone modifiée du spermatozoïde ou dégradation d’un facteur de l’œuf. Nous en caractériserons d’abord les conséquences sur le développement précoce en suivant précisément le déroulement de l’embryogénèse externe. Les perturbations épigénétiques conduisant à des défauts développementaux seront ensuite caractérisées plus en détails avec des études d’expression des gènes (RNA-seq) et de distribution des histones modifiées (ChIP-seq) au cours de l’embryogénèse. Ces analyses permettront de définir un rôle direct des histones modifiées dérivées du spermatozoïde dans la régulation de l’embryogénèse précoce. Enfin, pour en préciser le mécanisme, nous répèterons ces analyses en réalisant une édition ciblée de l’épigénome du spermatozoïde afin d’identifier les régions du génome ou les histones modifiées sont requise pour le processus de programmation.
Ces travaux permettront d’identifier les composantes des cellules germinales impliqués dans le contrôle épigénétique de l'embryogenèse précoce. L’élucidation de ces processus aidera à mieux définir l’importance de la programmation épigénétique pour la fertilité ainsi que les mécanismes transmettant l’effet d'une exposition environnementale paternelle a la génération suivante.
Coordination du projet
Jérome JULLIEN (Centre de Recherche en Transplantation et Immunologie)
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Partenaire
CRTI Centre de Recherche en Transplantation et Immunologie
IRSET Institut de recherche en santé, environnement et travail
Aide de l'ANR 477 768 euros
Début et durée du projet scientifique :
March 2022
- 42 Mois