Tension corticale, polarisation et potentiel de développement des ovocytes de mammifères – CoPOcyte

Les propriétés mécaniques cellulaires régulent plusieurs processus biologiques, notamment la prolifération, la différenciation, la migration et l'adhésion. Par conséquent, leur dérégulation est impliquée dans plusieurs pathologies humaines, notamment le cancer et le vieillissement. Les ovocytes sont de grosses cellules qui ne prolifèrent pas, ne se différencient pas, ne migrent pas et n'adhèrent pas. Cependant, la régulation de leurs propriétés mécaniques est essentielle pour générer des ovocytes avec un potentiel de développement optimal afin de produire un embryon sain après la fécondation. Il est frappant de constater que les défauts mécaniques sont assez fréquents dans les ovocytes de mammifères. En particulier, les ovocytes humains trop rigides ne présentent pas d'altérations morphologiques majeures qui pourraient être évaluées par une simple inspection visuelle en médecine reproductive, mais produisent des embryons qui cessent de se développer après la fécondation pour des raisons inconnues. Le projet "CoPOcyte" vise à comprendre comment une tension corticale accrue réduit le potentiel de développement des ovocytes de mammifères.

Étant donné la difficulté de réaliser des études exploratoires sur des ovocytes humains, nous aborderons notre question chez la souris, avant de revenir à l'homme. Nous avons développé un outil pour rigidifier les ovocytes de souris en exploitant la variabilité naturelle en actomyosine du cortex ovocytaire. Nos résultats préliminaires montrent un phénotype nouveau : les ovocytes trop rigides se polarisent spontanément, accumulant de l'actomyosine dans une région corticale peu après l'entrée dans la première division ovocytaire (méiose I), alors que la polarité est normalement établie des heures plus tard à la fin de la méiose I chez les mammifères.

Il est intéressant de noter que plusieurs types de cellules somatiques se polarisent spontanément suite à une tension corticale excessive, régulant ainsi leur mode de migration. Les ovocytes ne migrant pas, il est peu probable que l'effet cellulaire d'une polarisation spontanée soit sur le mouvement global de la cellule. Notre hypothèse, étayée par des données préliminaires, est que la polarisation spontanée des ovocytes se traduit par des mouvements aberrants à l'intérieur de la cellule, affectant l'organisation du cytoplasme, y compris le fuseau et les organelles, ce qui diminue le potentiel de développement de l'ovocyte.

Notre projet testera cette hypothèse, en utilisant une combinaison d'approches de pointe en biologie cellulaire, biophysique, modélisation théorique et intelligence artificielle, rendue possible par le haut degré de complémentarité de notre consortium unique, composé d'experts en biologie cellulaire (équipe Terret), biophysique (équipe Campillo) et médecine (équipe Labrune).
- Dans un premier temps, nous caractériserons les mécanismes sous-jacents à la polarisation ovocytaire précoce induite par une tension excessive du cortex chez la souris.
- Ensuite, nous explorerons les conséquences fonctionnelles de la polarisation ovocytaire précoce sur le développement de l'ovocyte et de l'embryon précoce chez la souris.
- Enfin, nous déterminerons si nos résultats sont conservés dans les ovocytes humains en quantifiant si les ovocytes humains soumis à une tension corticale accrue se polarisent aussi précocement comme chez la souris, et nous en évaluerons les conséquences.

Nous espérons identifier un nouveau mécanisme cellulaire sous-jacent à l'échec du développement dans les ovocytes de mammifères et appliquer nos résultats pour mieux comprendre les origines de l'infertilité chez l'homme.