Meiose, Recombinaison méiotique, Infertilité, Réparation de l'ADN, PGC-LC, IPS

La prophase de la première division méiotique (Prophase I) est une étape cruciale de la gamétogenèse. Elle commence par la génération programmée de cassures double brin de l'ADN, au niveau desquelles des extrémités simples brin sont formées et protégées par le complexe RPA. Dans une recherche de complémentarité, ces extrémités simple brin vont envahir le chromosome homologue, ce qui permet la formation d'intermédiaires de réparation de l'ADN qui seront résolus par la formation ou non de crossing-over. Ces derniers créent un lien physique entre les chromosomes homologues qui permettra leur bon alignement sur la plaque métaphasique en fin de prophase I et un échange réciproque de matériel génétique entre les chromosomes homologues - source de diversité génétique. En dépit de son importance, la connaissance des acteurs et des mécanismes qui régissent la méiose chez le mammifère demeure parcellaire. L'objectif central de cette thèse a été de caractériser la fonction d'un nouvel acteur méiotique, que nous avons baptisé MEIOD (MEIOsis specific with Domain of unknown function). Meiod code pour une protéine grandement conservée dans le règne eucaryote. Son ARN est exprimé spécifiquement dans les cellules germinales au moment de la méiose avec un pic d'expression en début de prophase I. MEIOD porte un domaine de fonction inconnue, particulièrement conservé, un signal de localisation nucléaire en son extrémité C-terminale et, chez certains taxons, un domaine Ku70, protéine intervenant dans la réparation des cassures double brin de l'ADN via la voie du Non Homologous End Joining. Ces éléments laissent suspecter une implication de MEIOD au niveau de la chromatine dans des mécanismes spécialisés de la recombinaison méiotique. Aucune fonction n'est connue à ce jour pour les homologues chez les autres espèces. La perte de fonction de Meiod chez des souris transgéniques knock-out (KO) entraîne une diminution du poids du testicule et une sous-fertilité chez le mâle et la femelle. L'analyse des testicules murins mutants a mis en évidence des anomalies du tissu testiculaire, dont une perte de cellules germinales associée à un doublement de la mort cellulaire. Les analyses révèlent également des défauts d'appariement dans une partie des cellules KO et une persistance anormale de la protéine RPA aux stades tardifs de la prophase I, où les cassures sont prises en charge et réparées chez les souris sauvages. Ces résultats laissent à penser que MEIOD pourrait être impliquée dans la réparation de l'ADN au cours de la méiose. Cependant, et de façon surprenante à la vue de son degré de conservation, la pénétrance du phénotype associé à la perte de MEIOD est incomplète et MEIOD n'est pas absolument indispensable à l'achèvement de la méiose chez la souris. Nous proposons que MEIOD participerait à un système de soutien à la réparation des cassures méiotiques. Des données récentes suggèrent qu'une dérégulation de Meiod pourrait induire une infertilité chez l'Homme. À ce jour, aucun modèle cellulaire humain n'est disponible pour l'étude de la méiose in vitro et nos connaissances sur le programme méiotique proviennent essentiellement d'extrapolations d'études menées chez d'autres espèces. Ces dernières années, des protocoles permettant la dérivation de PGC-LC (Primordial Germ cells-Like Cells) à partir d'hIPSC (human Induced Pluripotent Stem Cells) ont vu le jour. Au cours de ces travaux de thèse nous avons caractérisé le transcriptome de PGC-LC humaines et obtenu des cellules compétentes pour l'entrée en méiose. L'objectif à terme est de développer un protocole pour permettre, l'obtention de cellules méiotiques humaines in vitro.