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La reprogrammation du noyau : une affaire de cytoplasme

Des chercheurs de l’Inra et du CNRS ont montré que des extraits d’œufs de crapaud multipliaient par 40 le taux de reprogrammation de cellules de peau de souris en cellules souches embryonnaires. Pour Jean-Paul Renard, laurier d’excellence de l’Inra 2010 et co-auteur de ces travaux, ces résultats permettent de mieux comprendre la reprogram­mation nucléaire et le développement embryonnaire précoce.

Clonage chez le bovin. Embryon en cours de reconstitution par micromanipulation, ovule énucléé avant greffe d'une cellule contenant le noyau
Mis à jour le 30/12/2013
Publié le 15/12/2012

Jean-Paul Renard.. © inra, NICOLAS Bertrand
Jean-Paul Renard. © inra, NICOLAS Bertrand

Ces résultats représentent-ils une rupture dans l’obtention de cellules souches à partir de cellules différenciées ?

Jean-Paul Renard : Une rupture non, mais une avancée, sûrement. On savait déjà reprogrammer des cellules différenciées en cellules de type embryonnaire par au moins deux méthodes. La première, décrite en 2006 par des chercheurs japonais, consiste à injecter dans le noyau de cellules de peau de souris un cocktail de quatre gènes bien spécifiques. ­Certaines de ces cellules, au bout de plusieurs divisions, donnent lieu à des lignées dites iPS (induced pluripotent stem cell). Il a été démontré chez la souris que le noyau de ces cellules, une fois transféré dans un ovocyte énucléé, pouvait conduire au dévelop­pement d’un individu normal comme après fécondation. L’autre méthode, que nous utilisons dans notre laboratoire (1), consiste à transférer le noyau de cellules de peau directement dans un ovocyte énucléé. Mais dans les deux cas, le pourcentage de développement à terme est relativement faible. Ce qu’apportent les extraits d’œufs de crapaud, c’est une augmentation spectaculaire de ce taux de réussite et ce, avec les deux méthodes. Cela signifie qu’il y a dans le cytoplasme des œufs de crapaud, des facteurs, encore inconnus, qui aident les noyaux différenciés de souris à retrouver un état embryonnaire. Et, deuxième point important, ces facteurs fonctionnent entre des espèces aussi éloignées que des souris et des batraciens.

Que nous apprennent ces travaux sur les mécanismes de la reprogrammation ?

J.-P. R. : Ils réaffirment le rôle fondamental du cytoplasme de l’ovocyte dans la reprogrammation de l’activité des gènes. On peut définir la reprogrammation comme la séquence d’évènements moléculaires qui permet à un génome de retrouver un état embryonnaire puis de donner tous les types cellulaires d’un organisme. La reprogrammation implique des remaniements importants de la chromatine, la structure qui associe l’ADN avec des protéines spécifiques. Ces remaniements se produisent aussi après la fécondation, lorsque le spermatozoïde, cellule hautement différenciée, est reprogrammé par l’ovocyte. Suivant la forme que prend la chromatine, condensée ou décondensée, l’expression des gènes est réprimée ou non. Il faut maintenant identifier dans les extraits d’œufs de crapaud quelles sont les molécules qui sont actives dans ce processus.

 Quelle portée pour la recherche agronomique ?

J.-P. R. : Ces expériences vont nous permettre de comprendre ce qui se passe lors des toutes premières étapes du développement. Le cytoplasme de l’ovocyte imprime des marques sur le génome. Ces marques, dites épigénétiques, diffèrent d’un ovocyte à l’autre car les ovocytes sont eux-mêmes sous l’influence de l’environnement maternel dans lequel ils se développent. Elles contribuent à la variabilité des caractéristiques physiologiques ou morphologiques entre individus. Notre technique de transfert de noyaux offre la possibilité unique d’étudier ces variations puisqu’on peut reprogrammer un même génome dans des ovocytes différents à chaque opération. Et à génome équivalent, on obtient des individus d’apparence très différente !

(1) Unité « Biologie du développement et de la reproduction » de l’Inra de Jouy-en-Josas, actuellement dirigée par Corinne Cotinot.

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Physiologie animale et systèmes d’élevage
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