Chromatine et morphogenèse du noyau spermatique – ORTHOSPERM

Au cours de la différenciation des spermatozoïdes, les histones sont massivement remplacées par des protéines chromosomiques spécialisées de type protamines. Ce processus unique de réorganisation de la chromatine s'accompagne d'une ultracompaction de l’ADN et de l'acquisition d'une morphologie nucléaire extrêmement contrôlée, spécifique et diverse. Ces mécanismes demeurent très mal compris et relativement peu étudiés.
L’équipe de B. Loppin (LBMC – ENS de Lyon) est spécialiste de ces processus qu’elle étudie chez la drosophile. Chez cette espèce d’insecte modèle, la chromatine spermatique est organisée par un cocktail de plusieurs protéines protamine-like à motif MST-HMG-Box partiellement redondantes qui remplacent entièrement les histones. Cette complexité rend cependant les approches fonctionnelles et les expériences de modélisation difficiles.
De par ses caractéristiques propres (noyaux spermatiques en forme d’aiguille, un seul gène de protamine, structuration chromatinienne très ordonnée, production massive de gamètes) et la disponibilité de ressources génomiques et génétiques (CRISPR/Cas9, transgenèse), le grillon Gryllus bimaculatus est un modèle alternatif de choix pour étudier la spermiogenèse et la morphogenèse spermatique. Par des approches de transcriptomique, nous avons pu en effet identifier un seul gène candidat de protamine de type MST-HMG-Box (ProtGb1) que nous nous proposons d’étudier. En nous basant sur un riche corpus de données préliminaires de microscopie et de tests in vitro, nous formulons l’hypothèse que ProtGb1 joue un rôle central dans la structuration et l’organisation de la chromatine spermatique et influence également l’acquisition de la morphologie en aiguille du noyau. Le projet ORTHOSPERM (Orthopteran Sperm), soutenu par un consortium multidisciplinaire, combinera des approches poussées de microscopie (confocale, électronique, Super Résolution), de protéomique, d'études fonctionnelles in vivo et in vitro et de modélisation biophysique, pour comprendre l’influence de l’organisation chromatinienne sur la morphogenèse nucléaire du spermatozoïde.