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« Reprogrammation du génome et contrôle de la pluripotence » par Véronique Duranthon

le 12 novembre 2010

Le vendredi 12 novembre 2010 à 14h00
l’INRA de Jouy-en-Josas
Domaine de Vilvert
Bâtiment 440 - Amphithéâtre
78350 JOUY-EN-JOSAS

Présentée par : Madame Véronique DURANTHON Spécialité : Sciences de la vie et de la Santé - Biologie du développement et de la reproduction.

Résumé : Chez les mammifères les interactions nucléo-cytoplasmiques qui suivent immédiatement la fécondation sont nécessaires à la mise en route d’un développement harmonieux. Le début du développement parait relativement simple d’un point de vue morphologique : une succession de divisions cellulaires, mettent d’abord en place des blastomères fonctionnellement équivalents et indépendants les uns des autres. Chacun d’entre eux, comme le zygote, est totipotent : capable à lui seul de donner lieu au développement d’un organisme entier. Les blastomères établissent ensuite entre eux des relations lors de la compaction. Les premières jonctions cellulaires sont alors mises en place au stade morula et les premières cellules différenciées de l’organisme : les cellules épithéliales du trophectoderme apparaissent au stade blastocyste. Les cellules trophectodermiques participeront aux annexes extra-embryonnaires, elles coexistent à ce stade avec la masse cellulaire interne (ICM) dont les cellules sont pluripotentes c’est à dire capables de se différencier dans chacun des trois lignages embryonnaires primitifs: ectoderme, mésoderme et endoderme. Sur le plan moléculaire par contre, cette période est le lieu d’évènements uniques et extrêmement complexes, dont les conséquences apparaissent de façon de plus en plus évidente comme déterminantes pour le phénotype de l’individu qui en résultera. Les génomes haploïdes de deux gamètes mis en présence du cytoplasme ovocytaire lors de la fécondation revêtent deux particularités essentielles d’un point du vue épigénétique: au moment de la fécondation ils sont transcriptionnellement inactifs et proviennent de cellules très différenciées. Le génome embryonnaire nouvellement constitué par leur réunion est  également transcriptionnellement silencieux. Sa transcription n’est requise pour la poursuite du développement qu’après un (cas exceptionnel de la souris) ou plusieurs cycles cellulaires complets (dans toutes les autres espèces). Si le silence transcriptionnel des gamètes persiste après la fécondation, il n’en est pas de même pour leur état de différenciation, en effet le zygote est par essence totipotent. Cette propriété de totipotence est très transitoire, après quelque cycles cellulaires les blastomères perdent ce potentiel. Au stade blastocyste, l’embryon ne compte plus que des cellules différenciées et des cellules pluripotentes. La période est donc caractérisée par une modification fonctionnelle profonde du génome embryonnaire qui passe de l’état épigénétique de génome de cellules différenciées à celui, transitoire, de génome de cellule totipotente. Cette modification s’accompagne de l’activation transcriptionnelle d’un génome totalement silencieux et de la modification profonde du programme d’expression de ses gènes. Le terme de « reprogrammation » est employé pour désigner à la fois l’ensemble des modifications épigénétiques appliquées dès la fécondation au génome embryonnaire et la modification du programme d’expression génique qui en résulte et qui permettra l’évolution ultérieure vers la pluripotence ou la différenciation. Nous présenterons une analyse transcriptomique et épigénétique de la reprogrammation dans deux les espèces non murine  le lapin et le bovin.

Abstract : Genome reprograming and controle of pluripotency.
In mammals early nucleo-cytoplasmic interactions that immediately follow fertilization are essential for the onset the development. Early development looks very simple on a morphological point of view. Few cell divisions establish functionally equivalent and independent blastomeres that are totipotent : each of them is able to give rise to a whole organism. Later on, at compaction the blastomeres establish cell junctions in the morula. Then the first differentiated cells of the embryo (trophectoderm cells) appear at the blastocyst stage. Trophectoderm cells will participate to the extraembryonic tissues. At the blastocyst stage they co-exist in the embryo with the still pluripotent cells of the inner cell mass. Pluripotent cells are cells able to participate to the three embryonic lineages: ectoderm, mesoderm and endoderm. On a molecular point of view, very unique and complexe events take place during this period of preimplantation development, the consequences of which appear more and more obvious on the phenotype of the individual at the later stages of development and even in the adult. The haploid gametic genomes that share the same cytoplasmic environment after fertilization have two particular epigenetic properties. They come from highly differentiated cells and are transcriptionally silent. The early embryonic genome is also transcriptionally silent but contrarily to the gametes, the zygote is no more a differentiated cell : it is a totipotent cell. Transcriptional silence persists over one (particular case of the mouse) or several (all other mammalian species) cell cycles. Its transcription is then required for the ongoing of development. Zygote totipotency is very transient: as soon as the blastocyst stage, the embryo contain differentiated and pluripotent -but no more totipotent- cells. The preimplantation period of development is thus characterized by heavy epigenetic modifications that transform genomes of highly differentiated cells into a transiently totipotent cell genome. This modification occurs while the embryonic genome is progressively transcriptionally activated, and its gene expression program is highly modified. Modification of both the epigenetic status and the gene expression program at these stages is called genome reprogramming.  We will present here a transcriptional and epigenetic analysis of early genome reprogramming in two non murine species : the rabbit and the bovine.

Informations complémentaires

Luisa DANDOLO, Directeur de Recherche, Institut Cochin Paris  – Rapporteur
Dominique ROYERE, Professeur, CHU Bretonneau-Université de Tours – Rapporteur
Elisabeth CHRISTIANS, Professeur, Université de Paul Sabatier Toulouse III  – Rapporteur (n’assistera pas à la soutenance)
Bernard MIGNOTTE, Professeur des Universités, UVSQ Laboratoire LGBC – Examinateur
Alain BUCHETON, Directeur de Recherche, Institut de Génétique Humaine CNRS Montpellier – Examinateur, n’assistera pas à la soutenance et sera représenté par Corinne COTINOT, Directeur de Recherche, INRA de Jouy-en-Josas  
Julien BOBE, Directeur de Recherche, INRA Campus de Beaulieu Rennes – Examinateur

Contact :
Direction de la Recherche des Etudes Doctorales et de la Valorisation - DREDVal :