La découverte de spermatozoïdes révèle un indice de l’immortalité génétique

De nouvelles perspectives sur un processus insaisissable qui protège les spermatozoïdes en développement contre les dommages des embryons en croissance, mettent en lumière la façon dont l’information génétique se transmet, sans interruption, à travers les générations.

L’étude a identifié une protéine, connue sous le nom de SPOCD1, qui joue un rôle clé dans la protection des précurseurs précoces du sperme, appelés cellules germinales, contre les dommages causés à un embryon en développement.

Au cours de leur développement, les cellules germinales subissent un processus de reprogrammation qui les rend vulnérables aux gènes voyous, appelés gènes sauteurs, qui peuvent endommager leur ADN et conduire à l’infertilité.

« La reprogrammation est essentielle pour le développement correct des cellules germinales dans les embryons, mais les laisse temporairement vulnérables à un sous-ensemble de leurs propres gènes, appelés gènes sauteurs, qui menacent le chaos génétique. » explique l’auteur principal de l’étude, le professeur Dónal O’Carroll de l’Université d’Edimbourg.

Éluder ces dommages permet aux cellules germinales de devenir le pool de cellules auto-renouvelables qui produisent un sperme sain tout au long de la vie adulte.

Les cellules germinales sont le lien vital entre les générations, mais elles ont besoin de stratégies uniques pour protéger les informations génétiques qu’elles transportent, afin qu’elles puissent être transmises avec succès des parents à leur progéniture.

L’équipe, dirigée par des chercheurs de l’Université d’Édimbourg, a étudié le développement de cellules germinales dans des embryons de souris afin de comprendre la voie biologique qui les protège des sauts de gènes.

L’étude est la première à révéler le rôle de la protéine SPOCD1, qui aide à recruter des marqueurs chimiques protecteurs, appelés méthylations de l’ADN, pour désactiver les gènes sauteurs.

Les scientifiques se demandent depuis longtemps comment les cellules germinales échappent aux dommages pendant le processus de reprogrammation, car il essuie temporairement leur ardoise génétique des étiquettes de protection existantes.

« L’identification de SPOCD1 ouvre enfin les portes à des recherches plus approfondies qui permettront de mieux comprendre ce processus insaisissable et la fertilité masculine. » dit O’Carroll.

Des tests sur des souris mâles ont révélé que la perte de cette protéine conduit à l’infertilité car le processus de méthylation de l’ADN ne se déroule pas correctement, permettant aux gènes sauteurs d’endommager l’ADN des spermatozoïdes en développement.

Les gènes sauteurs représentent plus de la moitié de notre ADN et se déplacent dans le génome en contrôlant la façon dont nos gènes sont utilisés. Mais leur activité doit être soigneusement réglementée pour éviter qu’ils ne causent des dommages.

L’équipe a découvert que la première ligne de défense secrète des spermatozoïdes est activée lorsque SPOCD1 se lie à une autre protéine, connue sous le nom de MIWI2, qui est déjà connue pour jouer un rôle dans la désactivation des gènes sauteurs.

Des études antérieures ont révélé que la protéine MIWI2 est liée à de petites molécules, appelées piRNA, qui jouent un rôle clé dans la désactivation des gènes sauteurs par méthylation de l’ADN.

« Nos résultats donnent les premiers aperçus mécanistes d’un processus qui est fondamental pour le développement des spermatozoïdes et leur intégrité génétique. » dit O’Carroll.

Les résultats expliquent non seulement la partie manquante du puzzle qui permet au développement de spermatozoïdes d’échapper à une mort précoce, mais pourraient également donner un aperçu de certaines formes d’infertilité.

L’étude, publiée dans La nature, a été financé par Wellcome et le programme Horizon 2020 de l’Union européenne. Il a également impliqué des chercheurs des universités de Cambridge, Paris et Berlin.