Des scientifiques de l’Institut de biotechnologie moléculaire (IMBA) de Vienne, en Autriche, ont découvert comment l’intégrité génomique d’un embryon est sauvegardée pendant les 24 premières heures après la fécondation. Les connaissances sur ce mécanisme ont des implications pour l’amélioration de la fécondation in vitro.

Les événements déclenchés lorsque le sperme rencontre un ovule changent non seulement la vie des parents, mais sont également profondément fascinants d’un point de vue scientifique.

La mère de toutes les cellules

Après la fécondation, l’ADN de l’ovule de la mère et du spermatozoïde du père constitue le schéma génétique de l’embryon unicellulaire ou du zygote. L’ADN paternel entrant contient des modifications qui facilitent une «mémoire épigénétique» de son état de sperme. Les protéines fournies par l’œuf fécondé agissent pour effacer en grande partie cette mémoire afin de générer un embryon totipotent qui peut donner naissance à un tout nouvel individu. Les mécanismes sous-jacents à la reprogrammation naturelle vers la totipotence sont remarquablement efficaces mais restent mal compris. « Pour mettre cela en perspective, la reprogrammation vers la pluripotence induite en culture cellulaire prend plusieurs jours à plusieurs semaines alors que la reprogrammation vers la totipotence chez les zygotes se produit en moins de 24 h », explique Kikuë Tachibana-Konwalski, qui consacre les recherches de son laboratoire à la compréhension des secrets moléculaires de ovules et zygotes.

Nouvelle vie, nouvelle épigénétique

Rapportant des recherches dans la revue scientifique Cell, des scientifiques de l’Institut de biotechnologie moléculaire (IMBA) basés à Vienne ont découvert que non seulement les ovules fécondés déclenchent une reprogrammation épigénétique de l’ADN du sperme, mais que ce processus est étroitement surveillé pour préserver l’intégrité génomique.

« Lorsque le sperme pénètre dans l’ovule, la chromatine mâle densément compactée doit être entièrement » déballée « et restructurée autour d’échafaudages protéiques appelés histones », a expliqué Sabrina Ladstätter, première auteure de l’étude. « En utilisant des œufs de souris fécondés, nous avons montré que l’ovule déclenche activement la déméthylation de l’ADN paternel – en d’autres termes, il initie une reprogrammation épigénétique en supprimant toute mémoire épigénétique antérieure transmise par le père. Cela permet au zygote de recommencer à zéro et de créer sa propre mémoire épigénétique et son histoire de vie. Ce processus n’est pas sans risques : la déméthylation peut provoquer des lésions de l’ADN qui peuvent être mortelles pour le nouvel organisme. On sait que ces lésions peuvent conduire à la fragmentation des chromosomes, à la perte d’embryons ou à l’infertilité.

Un point de contrôle moléculaire

Les chercheurs ont identifié un mécanisme de surveillance qui non seulement surveille les lésions de l’ADN causées par la reprogrammation épigénétique, mais répare également les dommages. Ils ont révélé que les lésions de l’ADN paternel causées par la déméthylation activent un «point de contrôle» zygotique qui empêche la division cellulaire jusqu’à ce que ces lésions soient réparées. Ce mécanisme garantit donc que la reprogrammation est terminée dans un cycle cellulaire et protège l’intégrité génomique au stade embryonnaire monocellulaire volatil. Fait intéressant, ils ont également constaté que les conditions dans lesquelles les embryons sont cultivés affectent la rigueur de la réponse au point de contrôle.

Espérer de meilleurs traitements de FIV ?

« Nos découvertes ont des implications potentielles pour l’amélioration des techniques de fécondation in vitro », a déclaré Kikuë Tachibana-Konwalski, auteur principal de l’étude et chef de groupe à l’IMBA. « Il sera passionnant d’explorer comment les conditions de culture cellulaire améliorent les mécanismes intrinsèques de surveillance et de réparation du zygote, conduisant ainsi à des embryons de meilleure qualité et à des grossesses potentiellement plus réussies. »

Source: Science Daily