Découverte du mécanisme du “Yoyo” : La désactivation et la réactivation du chromosome X sont essentielles au développement des ovocytes.

Female Germ Cells Entering Meiosis in Artificial Ovary
Cellules germinales femelles entrant en méiose dans un ovaire artificiel

Image montrant un ovaire artificiel, où des cellules germinales femelles générées in vitro (magenta) entrent en méiose (cellules jaunes) pour devenir des ovocytes avec l’aide de cellules de soutien (cyan). Ce processus est quatre fois plus efficace lorsque le chromosome X est correctement désactivé et réactivé pendant le développement des cellules germinales. Crédit : Dr. Jacqueline Severino/CRG

La découverte du mécanisme du “yoyo” pourrait ouvrir la voie à la production d’ovocytes artificiels en laboratoire.

Des scientifiques du Centre de régulation génomique (CRG) de Barcelone ont identifié un nouveau marqueur diagnostique potentiel qui permet de prédire le développement réussi et efficace des ovocytes de mammifères. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à la production d’ovocytes artificiels en laboratoire et aider les chercheurs à étudier les causes et les traitements des troubles de l’infertilité et à tester l’impact des médicaments et des produits chimiques sur la reproduction des femmes. La recherche sera publiée aujourd’hui (23 mai 2022) dans The EMBO Journal.

L’être humain possède 23 paires de chromosomes. Entre les mâles et les femelles, 22 paires sont partagées, les 23 paires restantes sont partagées.rd paire étant les chromosomes sexuels. Les mâles possèdent un chromosome X et un chromosome Y, alors que les femelles ont deux X. Cela pose un problème potentiel pour la machinerie cellulaire féminine, car deux chromosomes X actifs génèrent une surdose de produits génétiques, ce qui est fatal pour les embryons en développement ou entraîne un cancer à l’âge adulte. Pour éviter ce scénario, les cellules féminines inactivent un chromosome X en désactivant ses gènes et en le compactant.

On sait peu de choses sur la façon dont l’inactivation du chromosome X affecte le développement des cellules reproductrices. Chez les mammifères, les ovocytes se développent à partir des cellules germinales, des cellules précurseurs qui migrent des premiers tissus embryonnaires vers les gonades en développement. Les cellules germinales subissent ensuite la méiose, un important processus de réarrangement chromosomique, qui est responsable de l’unicité génétique de chaque cellule germinale. Les cellules germinales arrivent à maturité et finissent par se transformer en spermatozoïdes ou en ovocytes fonctionnels.

Pour répondre à cette question, les chercheurs du Centre de régulation génomique (CRG) ont construit un système rapporteur du chromosome X (XRep), un outil qui leur a permis d’étudier comment le chromosome se transforme au fil du temps pendant le développement des cellules germinales. in vitro.

Cellules germinales femelles générées in vitro entrant en méiose dans un ovaire artificiel.

Image montrant un ovaire artificiel (à gauche), où des cellules germinales femelles générées in vitro (magenta) entrent en méiose (cellules jaunes) pour devenir des ovocytes avec l’aide de cellules de soutien (cyan). Ce processus est quatre fois plus efficace lorsque le chromosome X est correctement désactivé et réactivé au cours du développement des cellules germinales. On voit également (en haut à droite) des ovocytes à différents stades de maturation : du plus immature à gauche au plus avancé à droite. Enfin, l’organisation chromosomique au cours du processus de méiose est représentée (en bas à droite) lorsque les cellules germinales deviennent uniques en remaniant leur matériel génétique. Crédit : Dr. Jacqueline Severino/CRG

En utilisant des cellules de souris femelles, la méthode a révélé un acte soigneusement orchestré de “yoyo” du chromosome X. Si un chromosome X se trouve brièvement en position de repos, le chromosome X devient unique. Si un chromosome X est brièvement inactivé puis réactivé, les cellules germinales sont quatre fois plus efficaces pour entrer en méiose et se transformer en ovules que les cellules germinales qui n’ont jamais éteint et rallumé leur chromosome X. En comparaison, les cellules germinales qui n’ont pas réussi à inactiver le chromosome X en premier lieu ou qui l’ont réactivé trop rapidement ont présenté des modèles anormaux d’expression génétique et de différenciation cellulaire.

L’étude a également révélé que les cellules avec deux chromosomes X actifs se divisaient plus rapidement et passaient facilement à un état de pluripotence. Selon les auteurs, ces caractéristiques sont similaires à celles des tumeurs des cellules germinales humaines, qui proviennent de cellules germinales perdues lors de leur migration vers les gonades ou qui n’ont pas réussi à se différencier correctement une fois dans les testicules et les ovaires. Les chercheurs en ont déduit qu’une séquence correcte d’inactivation et de réactivation du chromosome X est un indicateur de différenciation normale des cellules germinales. L’équipe de recherche note que d’autres études seront nécessaires pour confirmer si un état anormal du chromosome X est un indicateur de diagnostic, ou s’il pourrait être un facteur causal responsable de l’anomalie cellulaire.

“Nos résultats ont des implications importantes pour la recherche sur la reproduction, car XRep nous permet d’évaluer l’état du chromosome X cellulaire en temps réel, ce qui nous aide à identifier et à isoler les cellules germinales ayant un taux élevé de transformation en ovocytes”, déclare le Dr Bernhard Payer, chef de groupe au CRG et auteur principal de l’étude.étude.

“Les ovocytes humains n’ont jamais été générés complètement in vitro. La surveillance de l’état du chromosome X pendant in vitro La surveillance de l’état du chromosome X pendant la différenciation des cellules germinales in vitro pourrait donc permettre d’optimiser le protocole de production d’ovules humains de haute qualité en laboratoire. Les ovules humains destinés à la recherche sont rares et difficiles à obtenir car ils ne sont actuellement disponibles qu’auprès de donneuses d’ovules et sont principalement utilisés à des fins de reproduction. In vitro-Les ovules humains générés in vitro pourraient donc constituer une ressource illimitée pour étudier les causes et les traitements des troubles de l’infertilité, ainsi que pour tester la sécurité des médicaments et des produits chimiques utilisés pour la reproduction des femmes”, conclut le Dr Payer.

Le Dr Moritz Bauer, co-auteur principal de l’étude, ajoute : “Nos résultats soulignent également combien nous avons besoin d’outils spécifiques pour étudier les cellules féminines. La grande majorité des études sont réalisées à partir de cellules masculines, ce qui entraîne un écart entre les sexes dans les connaissances scientifiques. Nous devons donc cesser de considérer le développement féminin à travers le prisme des cellules masculines, ce qui contribuera à notre compréhension de l’évolution des maladies spécifiques au sexe.”

Référence : “La dynamique contrôlée de l’activation du chromosome X définit le potentiel méiotique des cellules germinales in vitro de la souris femelle” 23 mai 2022, Le site EMBO Journal.
DOI : 10.15252/embj.2021109457

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