HAP2, Gamète, Fertilisation, Evolution, Virus, Eucaryotes

La reproduction sexuelle est presque universelle chez les eucaryotes. Pourtant, malgré l'importance de l'évènement de fusion des gamètes, le mécanisme moléculaire qui sous tend la réaction de fusion des membranes des gamètes demeure très peu connu et la protéine fusogène n'a pas été formellement identifiée. HAP2 est une protéine transmembranaire uniquement exprimée par les gamètes mâles, qui est conservée chez la plupart des lignées eucaryotes : animaux, plantes, protistes (notamment certains pathogènes humain comme Plasmodium). Il a été précédemment montré que sa présence à la surface cellulaire est requise pour la fusion des gamètes après leur attachement. L'objectif principal de ma thèse était de comprendre le rôle précis de HAP2 dans la fusion des gamètes usant pour cela d'approches de biologie structurale et de biochimie. J'ai réalisé l'étude cristallographique de l'ectodomaine soluble de HAP2 de plusieurs orthologues. J'ai déterminé la structure de HAP2 de trois espèces eucaryotes différentes, révélant une homologie frappante avec les protéines de fusion virale de classe II. De la même façon que pour les protéines de fusion virale, des expériences biochimique in vitro et des micrographies ont montré que l'ectodomaine de HAP2 est capable de s'insérer directement dans une membrane lipidique sous forme trimérique. Enfin, une analyse structurale et mutationnelle plus fine dans la région d'interaction de HAP2 avec la membrane cible ont fait émerger une grande divergence évolutive de l'organisation de la boucle de fusion selon les lignées eucaryotes. En résumé, ces résultats démontrent que HAP2 est la protéine de fusion des gamètes et possède un ancêtre commun avec les protéines de fusion virale de classe II, soulignant ainsi l'impact des échanges génétiques entre virus et cellules au cours de l'évolution de la vie eucaryote. Mes résultats suggèrent aussi un mécanisme d'action de HAP2 similaire à la fusion virale, indiquant des stratégies potentielles pour bloquer la transmission de pathogènes eucaryotes comme Plasmodium.