Approches translationnelles pour l’étude de la méiose et de la fertilité

Abstract

La méiose est une division cellulaire spécialisée permettant la production de gamètes haploïdes. La décision d’entrer en méiose constitue une propriété exclusive de la lignée germinale, engageant les cellules de manière irréversible dans un programme méiotique spécifique. Ce processus est régulé à plusieurs niveaux, impliquant une reprogrammation épigénétique, transcriptionnelle et post-transcriptionnelle. Nous avons récemment développé un protocole permettant l’étude de la néotranscription en prophase I de méiose, par synchronisation de la méiose dans les testicules, la capture des ARN naissant par incorporation in vivo d’Ethynyl Uridine (EU) et le séquençage de ces ARN néotranscrits (EU-seq). Nous avons ainsi démontré qu’au moment de l’initiation méiotique, les cellules germinales sont caractérisées par un silencing transcriptionnel (appelé EMLT, Early Meiotic Low Transcription) très prononcé et concernant l’ensemble du génome. Grâce à la comparaison des résultats de l’EU-seq aux résultats de séquençage des ARN totaux (RNA-seq) effectué à partir des mêmes cellules, nous avons mis en lumière un événement global de stabilisation des ARN, qui a lieu en concomitance à l’EMLT. L’hypothèse actuelle est que l’EMLT, couplé au phénomène de stabilisation des ARNs, permet de synchroniser l’expression de plusieurs sous-programmes méiotiques.

Si les mécanismes intrinsèques régulant la transition mitose-méiose sont de mieux en mieux compris, les signaux extrinsèques orchestrant cette transition restent inconnus chez les mammifères. L’objectif de mon projet actuel est d’identifier les signaux extrinsèques qui gouvernent l’entrée en méiose des cellules germinales dans l’ovaire foetal humain. Pour cela, je développe trois axes de recherche complémentaire : (i) l’identification de signaux extrinsèques candidats via des modèles de culture d’ovaires foetaux humains, (ii) des analyses scRNA-seq et du criblage à haut débit sur cellules germinales-like dérivées de cellules pluripotentes humaines (hiPSC), (iii) des analyses de testicules foetaux murins qui présentent une entrée précoce et aberrante en méiose.

Ce projet produira de nouvelles connaissances sur la régulation de la méiose humaine et contribuera significativement à la compréhension du développement germinal et de la fertilité. L’identification des signaux extrinsèques d’entrée en méiose débloquera aussi le verrou actuel pour la modélisation de l’ovogenèse humaine in vitro.

La méiose est une division cellulaire spécialisée permettant la production de gamètes haploïdes. La décision d’entrer en méiose constitue une propriété exclusive de la lignée germinale, engageant les cellules de manière irréversible dans un programme méiotique spécifique. Ce processus est régulé à plusieurs niveaux, impliquant une reprogrammation épigénétique, transcriptionnelle et post-transcriptionnelle. Nous avons récemment développé un protocole permettant l’étude de la néotranscription en prophase I de méiose, par synchronisation de la méiose dans les testicules, la capture des ARN naissant par incorporation in vivo d’Ethynyl Uridine (EU) et le séquençage de ces ARN néotranscrits (EU-seq). Nous avons ainsi démontré qu’au moment de l’initiation méiotique, les cellules germinales sont caractérisées par un silencing transcriptionnel (appelé EMLT, Early Meiotic Low Transcription) très prononcé et concernant l’ensemble du génome. Grâce à la comparaison des résultats de l’EU-seq aux résultats de séquençage des ARN totaux (RNA-seq) effectué à partir des mêmes cellules, nous avons mis en lumière un événement global de stabilisation des ARN, qui a lieu en concomitance à l’EMLT. L’hypothèse actuelle est que l’EMLT, couplé au phénomène de stabilisation des ARNs, permet de synchroniser l’expression de plusieurs sous-programmes méiotiques.

Si les mécanismes intrinsèques régulant la transition mitose-méiose sont de mieux en mieux compris, les signaux extrinsèques orchestrant cette transition restent inconnus chez les mammifères. L’objectif de mon projet actuel est d’identifier les signaux extrinsèques qui gouvernent l’entrée en méiose des cellules germinales dans l’ovaire foetal humain. Pour cela, je développe trois axes de recherche complémentaire : (i) l’identification de signaux extrinsèques candidats via des modèles de culture d’ovaires foetaux humains, (ii) des analyses scRNA-seq et du criblage à haut débit sur cellules germinales-like dérivées de cellules pluripotentes humaines (hiPSC), (iii) des analyses de testicules foetaux murins qui présentent une entrée précoce et aberrante en méiose.

Ce projet produira de nouvelles connaissances sur la régulation de la méiose humaine et contribuera significativement à la compréhension du développement germinal et de la fertilité. L’identification des signaux extrinsèques d’entrée en méiose débloquera aussi le verrou actuel pour la modélisation de l’ovogenèse humaine in vitro.