Le sperme fécondant les ovules est le début d'une nouvelle vie. Les informations génétiques maternelles et paternelles, qui stockent la structure corporelle de l'organisme, se lient après la fécondation.
Cependant, à ce stade précoce de la vie, l'ADN reste dans un état inactif dans le noyau. Bien que la première division de la cellule zygote se produise à l'aide de facteurs maternels stockés dans l'œuf, la synthèse de nouveaux produits embryonnaires est nécessaire au développement ultérieur de l'embryon, ce qui nécessite une exposition à l'ADN embryonnaire. Dans une nouvelle étude, Kikue Tachibana et son équipe de l'Institut de biochimie Max Planck, en Allemagne, ont confirmé que le facteur pionnier universel Nr5a2 activait l'ADN embryonnaire. Les résultats ont été publiés en ligne le 24 novembre 2022 dans la revue Science Science, sous le titre d'article "Zygotic genome activation by the totipotency pioneer factor Nr5a2".
Le début de la vie est un processus fascinant en biologie. Les ovules femelles sont fécondés par leur fusion avec des spermatozoïdes mâles. A partir de la première cellule de cet embryon, tout l'organisme peut se développer. Quels processus moléculaires se produisent sur l'ADN d'un ovule fécondé qui permettent à l'ovule fécondé de produire un nouvel organisme ? Ensemble, l'équipe de Tachibana a étudié cette question à l'aide d'un modèle de souris.
On sait que les facteurs dits pionniers ont tendance à se lier à des régions spécifiques de l'ADN inactif pour les activer. Découvrir quels sont ces facteurs pionniers dans les cellules zygotes est l'objet de cette nouvelle étude.
Tachibana a déclaré : « L'équipe centrale de cette nouvelle étude est composée d'experts en embryologie, biochimie, bioinformatique, microscopie et génomique. Ensemble, nous avons pu découvrir des indices dans le génome, découvrir le facteur de transcription Nr5a2 et étudier son mécanisme d'action. à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule."
Facteur pionnier de la totipotence Nr5a2
Le facteur Pioneer a la capacité de se lier à un ADN étroitement compressé. Ils appartiennent à une grande famille de facteurs de transcription. Ils se lient à des modèles de séquence spécifiques sur l'ADN pour transcrire les séquences de gènes.
Imre Gaspar, co-premier auteur de l'article et expert à l'Institut Max Planck de biochimie, a expliqué : « Nous avons trouvé des modèles de séquence communs pour les premières molécules d'ARNm produites dans l'embryon et avons pu trouver plusieurs motifs de séquence. Les motifs de séquence nous avons trouvé sont proches les uns des autres, formant un soi-disant supermotif (supermotif).Ce supermotif nouvellement découvert ressemble à l'élément de motif de séquence SINE B1 connu et a une relation très étroite avec les éléments ALU hautement conservés dans le génome humain.Ces éléments sont également connus sous le nom de "gènes de saut" car ils peuvent se déplacer d'un endroit du génome à un autre à certains stades cellulaires (comme l'embryon précoce)."
Nr5a2 se lie à ce supermotif. Johanna Gassler, co-première auteure de l'article et embryologiste à l'Institut de recherche biochimique Max Planck, a déclaré : « Initialement, Nr5a2 a été trouvé dans le foie. Dans le domaine de la biologie du développement, Nr5a2 est connu pour être important dans les stades ultérieurs. de l'implantation de l'embryon. L'importance de Nr5a2 après la fécondation est inconnue. Dans nos expériences, nous avons pu constater qu'une fois que Nr5a2 est bloqué, la plupart des molécules d'ARNm embryonnaires précoces ne sont plus produites. En outre, le développement ultérieur de l'embryon a également été inhibé. Cela suggère que Nr5a2 joue un rôle central dans les premiers stades du développement embryonnaire.
En utilisant les approches biochimiques et génomiques les plus récentes, ces auteurs ont testé le fonctionnement de Nr5a2 au début du développement. Wataru Kobayashi, co-premier auteur de l'article et biochimiste à l'Institut Max Planck de biochimie, a expliqué : "Nous avons confirmé expérimentalement que Nr5a2 peut ouvrir des régions d'ADN inactives, rendant ainsi plus de régions d'ADN disponibles pour les processus de transcription ultérieurs." Ainsi, le zygote Le génome est activé à un stade bicellulaire et l'embryon finit par se développer en un organisme entièrement dynamique.
Tachibana a déclaré : « La découverte de Nr5a2 en tant que facteur clé de l'activation du génome est une étape importante vers la réalisation d'une compréhension mécaniste du début de la vie. Il est également clair qu'il doit y avoir d'autres facilitateurs à identifier. cadre qui peut expliquer comment l'activation transcriptionnelle se produit de manière robuste dans les embryons précoces pour assurer le développement embryonnaire en tant qu'organisme intact.
