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Page web : https://www.college-de-france.fr/​site/​en-cirb/​Terret-Verlhac.htm.

1Notre équipe étudie les dernières étapes de l’ovogenèse chez la souris, consistant en deux divisions successives sans réplication de l’ADN. Elle produit des gamètes femelles fonctionnels, les ovocytes, nécessaires à la reproduction sexuée. Les divisions méiotiques peuvent être reproduites et suivies in vitro sur une population de cellules synchronisée. Elles sont très asymétriques en taille, ce qui permet de conserver dans l’ovocyte les réserves maternelles nécessaires au futur développement de l’embryon. Le noyau de l’ovocyte est centré à la fin de sa croissance. Lors de la division qui suit, le fuseau sur lequel s’aligne les chromosomes doit donc migrer du centre de l’ovocyte à sa périphérie pour permettre l’asymétrie en taille de la division. Étonnamment, ces mécanismes de centrage du noyau, de formation et de positionnement du fuseau se font en l’absence de centres canoniques de nucléation des microtubules, à savoir les centrosomes. Notre équipe s’intéresse aux mécanismes positionnant les chromosomes en l’absence de centrosomes, processus qui pourraient jouer un rôle dans la susceptibilité du gamète femelle à produire des erreurs de ségrégation des chromosomes. Pour cela, nous utilisons des approches multidisciplinaires à l’interface entre biologie et physique pour :

– comprendre la signification biologique du centrage du noyau en fin de croissance ovocytaire ;

– identifier les mécanismes qui régulent la ségrégation des chromosomes via l’assemblage et le positionnement du fuseau méiotique.

2La position du noyau au sein des cellules peut jouer le rôle de morphogène et une position anormale peut être cause de maladie. Dans les ovocytes murins ou humains, la position centrale du noyau corrèle avec la bonne qualité gamétique. Nous avons découvert un mécanisme de centrage du noyau d’ovocyte de souris par un gradient de pression issu de vésicules d’actine nucléées par la Formine 2 (Almonacid, Nat Cell Biol, 2015). Nous montrons que ce mécanisme de centrage fait fluctuer l’enveloppe nucléaire, agitant la chromatine et modulant ainsi l’expression des gènes (Almonacid, Dev Cell, in press). Cela pourrait permettre d’ajuster la quantité de transcrits maternels, essentiels au développement précoce de l’embryon après fécondation de l’ovocyte.

3La ségrégation des chromosomes au cours des divisions méiotiques repose sur la formation et le positionnement du fuseau, processus très particuliers car ils se font en l’absence de centrosomes canoniques. Nous avons montré expérimentalement et à l’aide de simulations mathématiques que forcer l’assemblage du fuseau méiotique à ressembler à un assemblage mitotique dépendant des centrosomes induit des défauts d’alignement et de ségrégation des chromosomes (Bennabi, EMBO reports, 2018 ; Letort, Mol Biol Cell, 2019). De plus, nous avons produit des ovocytes génétiquement modifiés et présentant des fuseaux plus denses en microtubules et montré que ces fuseaux pouvaient casser des chromosomes dans des sites fragiles, perturbant la progression de la méiose et induisant des erreurs structurelles de ségrégation (Manil-Segalen, J Cell Biol, 2018). Cela montre que tout rapprochement à un mode de formation du fuseau mitotique est délétère pour l’ovocyte. Concernant le positionnement du fuseau, nous avons montré que l’ovocyte doit ramollir son cortex pour que son fuseau puisse migrer (Chaigne, Nat Cell Biol, 2013 ; Chaigne, Nat Commun, 2015). Nous nous intéressons maintenant aux conséquences pour l’ovocyte d’une dérégulation de sa tension corticale car c’est un défaut assez fréquemment observé dans une population naturelle d’ovocytes humains et murins. Nos résultats montrent que des défauts de tension corticale induisent des problèmes d’alignement et de ségrégation des chromosomes, décrivant pour la première fois un mode de génération d’aneuploïdies qui pourrait être courant dans les gamètes femelles (Bennabi, Nat Commun, en révision).

4De manière intéressante, la position du noyau ainsi que les propriétés du cortex constituent des prédicteurs non invasifs de la viabilité du développement embryonnaire précoce pouvant être facilement utilisés dans les techniques de procréation assistée où, jusqu’à présent, la sélection d’embryons consiste en une évaluation morphologique hautement subjective.

Publications

Articles originaux

5Almonacid M., Al Jord A., El-Hayek S., Othmani A., Coulpier F., Lemoine S., Klein C., Piolot T., Mailly P., Voituriez R, Genovesio A.* et Verlhac M.-H.*, « Active fluctuations shape nucleus dynamics in oocytes », Dev Cell, 2019, in press (* co-corresponding authors).

Letort G.*, Bennabi I., Dmitrieff S., Nedelec F., Verlhac M.-H.* et Terret M.-É.*, « A computational model of the early stages of acentriolar meiotic spindle assembly », Mol Biol Cell, vol. 30, 2019, p. 863-875 (* co-corresponding authors).

Manil-Ségalen M., Łuksza M., Kanaan J., Marthiens V., Lane S.I.R., Jones K.T., Terret M.-É., Basto R. et Verlhac M.-H., « Chromosome structural anomalies due to aberrant spindle forces exerted at gene editing sites in meiosis », J Cell Biol, vol. 217 , 2018, p. 3416-3430.

Simerly C., Manil-Ségalen M., Castro C., Hartnett C., Kong D., Verlhac M.-H., Loncarek J. et Schatten G., « Separation and loss of centrioles from primordidal germ cells to mature oocytes in the mouse », Sci Rep, vol. 8, 2018, p. 12791.

Ahmed W.W., Fodor E., Almonacid M., Bussonnier M., Verlhac M.-H., Gov N.S., Visco P., Van Wijland F. et Betz T., « Active mechanics reveal molecular-scale force kinetics in living oocytes », Biophys J, vol. 114, 2018, p. 1667-1679.

Bennabi I., Quéguiner I., Kolano A., Boudier T., Mailly P., Verlhac M.-H. et Terret M.-É.*, « Shifting meiotic to mitotic spindle assembly in oocytes disrupts chromosome alignment », Embo Rep, vol. 19, 2018, p. 368-381 (* co-corresponding authors).

Revues invitées

6Almonacid M.*, Terret M.-É. et Verlhac M.-H., « Nuclear positioning as an integrator of cell fate », Curr Opin Cell Biol, vol. 56, 2019, p. 122-129 (* corresponding author).

Al Jord A.* et Verlhac M.-H., « Spindle assembly: Two spindles for two genomes in a mammalian zygote », Curr Biol, vol. 28, 2018, p. R948-R951 (* corresponding author).

Verlhac M.-H., « An actin shell delays oocyte chromosome capture by microtubules », J Cell Biol, vol. 217, 2018, p. 2601-2603.

Verlhac M.-H. et Terret M.-É., Mouse Oocyte Development: Methods and Protocols, New York, Humana Presscoll. « Methods in Molecular Biology », vol. 1818, 2018 ; version numérique : Springer Protocols, https://doi.org/​10.1007/​978-1-4939-8603-3.

Almonacid M.*, Terret M.-É. et Verlhac M.-H., « Control of nucleus positioning in mouse oocytes », Semin Cell Dev Biol, vol. 82, 2018, p. 34-40 (* corresponding author).