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On tue bien les mitochondries paternelles !

  • Posté le : Lundi 7 Novembre 2011
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  • par : L. Salters

Une équipe de chercheurs vient de mettre au jour les mécanismes qui expliqueraient pourquoi lors de la fécondation, seul l’ADN mitochondrial maternel est transmis à la descendance.

Mitochondrie en roseCoupe d’une cellule. Au-dessus du noyau, les mitochondries sont de couleur rose.
© Lionel Bret / LookatSciences.

Au moment de la fécondation, le patrimoine génétique du père contenu dans le noyau du spermatozoïde est intégré dans l’ovule. Les recherches actuelles permettent de mieux comprendre pourquoi lors de ce processus de fusion, l’ovule fécondé ne récupère pas plus d’éléments présents dans le spermatozoïde. Une équipe de recherche (CNRS, INSERM, Institut Pasteur, universités Paris-Sud et Pierre et Marie Curie) révèle comment les mitochondries du spermatozoïde sont littéralement digérées par l’ovocyte. Leur article est paru le 28 octobre dans la revue Science.
 
Les mitochondries sont présentes dans chacune de nos cellules et représentent un maillon essentiel de notre métabolisme. Leur rôle le plus connu : produire de l’énergie. Point particulier, les mitochondries possèdent de l’ADN. Les scientifiques avaient constaté depuis longtemps que seule la mère transmet à sa descendance l’ADN de ses propres mitochondries. Cette recherche montre que le processus d’élimination des mitochondries paternelles est mis en oeuvre au tout début de la fécondation.

Elimination systématique

Les chercheurs se sont servis comme organisme modèle du ver C. elegans, couramment utilisé en biologie car performant pour mener des études de génétique et de biologie cellulaire. Il est également très pratique sur le plan expérimental en raison, par exemple, du cycle de vie très court entre l’embryon et une cellule à l’âge adulte : à peine 48h. A peine la fécondation engagée, l’équipe a pu observer que les éléments du spermatozoïde  sont séquestrés dans des vésicules, puis éliminés via une digestion enzymatique. On nomme ce processus l’autophagie. Au final, c’est donc bien uniquement l’ADN des mitochondries maternelles qui est transmis à la descendance.

Pourquoi une telle élimination systématique de cet ADN mitochondrial paternel ?, interroge Vincent Galy, chercheur en biologie cellulaire à l’UMPC (Université Pierre et Marie Curie) et partie prenante dans cette expérience. Il faut savoir que dans la plupart des espèces, ce système de digestion existe. Dans le cas de l’homme, une des hypothèses que l’on peut émettre est liée à la fonction même du spermatozoïde. Son rôle, est le transport de l’ADN contenu dans son noyau jusqu’à l’ovocyte. Pour ce faire, il a un métabolisme très actif lié au mouvement du flagelle. La pièce intermédiaire, qui se trouve en haut du flagelle, est l’endroit où sont concentrées les mitochondries. Elles sont sans doute là pour produire l’énergie nécessaire au mouvement du flagelle”.
Le voyage effectué par le spermatozoïde le soumet à des stress qui abîment potentiellement ses mitochondries. Cela conduirait-il à l’apparition fréquente de mutations dans l’ADN mitochondrial ? Mutations qui à leur tour se retrouveraient dans l’ovocyte ? “C’est possible,répond le chercheur avec beaucoup de précautions. Nous pensons effectivement qu’il y a peu de mécanismes réparateurs de l’ADN mitochondrial dans les spermatozoïdes, mais c’est une hypothèse”.

Cette élimination systématique pose également la question du repérage : comment l’ovocyte reconnaît-il les mitochondries du père ? “Il y a forcément un mécanisme qui permet à l’ovocyte de faire la différence, confirme Renaud Legouis, chercheur à l’Inserm, associé à l’Université Paris-Sud et partie prenante de cette expérience. Un des enjeux pour nous désormais, est de mieux disséquer ce mécanisme. Comment se déclenche-t-il ? Et surtout, pourquoi le processus ne dégrade-t-il pas d’autres éléments dans l’ovule fécondé” ?
Et le chercheur de rappeler que chez la mère aussi, il existe un système de présélection très élaboré : “ Il y a un tri très important qui est effectué avant la fécondation. Seules les ovocytes avec des mitochondries fonctionnelles sont conservés. Les autres sont aussi éliminés. Ce processus de présélection n’existe pas chez l’homme”.

Ces travaux posent la question du destin des mitochondries paternelles lorsque des embryons sont créés par clonage ou des techniques avancées de fécondation médicalement assistée. Les processus autophagiques de l'ovocyte fonctionnent-ils toujours ? La non destruction des mitochondries paternelles pourrait-elle induire des maladies ? Les questions sont à présent ouvertes.