Pourquoi étudier la méiose?
Pourquoi devrions-nous étudier la méiose dans les œufs de mammifères?
La compréhension des mécanismes fondamentaux de la ségrégation des chromosomes pendant la méiose a une immense pertinence clinique dans le traitement de l’infertilité humaine et des troubles congénitaux. Les erreurs de ségrégation chromosomique pendant la méiose donnent très fréquemment lieu à une aneuploïdie dans les ovules, une anomalie chromosomique où trop ou trop peu de chromosomes sont présents dans l’ovule.
L’incidence de l’aneuploïdie dans les embryons humains est étonnamment élevée, se produisant dans au moins 5% des grossesses (1). Il est important de noter que, comme la plupart des embryons humains présentant des anomalies chromosomiques meurent avant la naissance, l’aneuploïdie est la cause la plus fréquente d’échec de la grossesse. Pour preuve, seulement 0,3 % des naissances vivantes sont aneuploïdes (2), alors que l’incidence de l’aneuploïdie augmente de manière significative pour atteindre près de 4 % dans les cas de mortinatalité (décès d’embryons survenant après 20 semaines de grossesse) (2). Cette statistique augmente encore dans les avortements spontanés où ~35% des embryons sont aneuploïdes (2). Une forme courante d’aneuploïdie est la trisomie, où trois copies d’un chromosome spécifique sont présentes au lieu de deux. Dans les avortements spontanés, les trisomies des chromosomes 16, 21 et 22 représentent près de ~50% de toutes les trisomies (1).
L’aneuploïdie chez l’embryon ne conduit pas toujours à un échec de la grossesse et certaines anomalies chromosomiques sont compatibles avec la vie. Cependant, la plupart d’entre elles entraînent souvent des troubles du développement débilitants . Les formes les plus courantes d’aneuploïdies compatibles avec la vie sont les trisomies du chromosome 21 et des chromosomes sexuels. En particulier, la trisomie 21 provoque un trouble du développement connu sous le nom de syndrome de Down, qui affecte environ 1 naissance vivante sur 1 000 dans le monde.
Important, l’aneuploïdie dans les embryons humains est principalement attribuée à des ovules chromosomiquement anormaux, et non aux spermatozoïdes. Les tests de caryotypage et d’hybridation in situ en fluorescence (FISH) estiment que 1-4% des spermatozoïdes sont aneuploïdes (3-5). En revanche, ces tests et des analyses cytogénétiques récentes ont révélé que 10 à 70 % des ovules humains présentent des anomalies chromosomiques (6-11). Une différence majeure dans la façon dont les ovules et les spermatozoïdes subissent la méiose peut expliquer pourquoi les ovules, mais pas les spermatozoïdes, sont plus enclins à des taux élevés d’aneuploïdie. Pendant la spermatogenèse, les spermatozoïdes subissent la méiose sans délai. En revanche, pendant l’ovogenèse, les ovocytes sont généralement arrêtés en prophase de la méiose I pendant de nombreuses années avant que les chromosomes homologues ne soient séparés. On pense généralement que cet arrêt prolongé de la méiose contribue à l’incidence élevée des erreurs de ségrégation chromosomique dans les ovocytes. En effet, la précision de la ségrégation des chromosomes pendant la méiose diminue encore plus avec l’augmentation de l’âge maternel, un phénomène souvent appelé « effet de l’âge maternel ». Depuis la découverte précoce que l’incidence du syndrome de Down augmente avec l’âge maternel (12), plusieurs études ont démontré une corrélation similaire pour la plupart des autres trisomies.
Malgré l’implication clinique d’une méiose erronée, nous savons encore très peu de choses sur les mécanismes qui assurent une ségrégation chromosomique précise dans les ovocytes. Bien que les progrès récents des technologies d’imagerie en direct et de la cytogénétique nous aient permis d’étudier la méiose à des détails sans précédent, il faut en savoir beaucoup plus si nous voulons intervenir cliniquement sur les décès d’embryons humains, l’infertilité et les troubles congénitaux de la naissance qui découlent de l’aneuploïdie. Dans le laboratoire, nous combinons la microscopie avancée avec la biologie cellulaire moléculaire et les techniques biochimiques pour étudier les mécanismes complexes de la ségrégation chromosomique méiotique dans les ovocytes de mammifères.
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- R. H. Martin, E. Ko, A. Rademaker, Distribution of aneuploidy in human gametes : comparison between human sperm and oocytes. Am J Med Genet 39, 321-331 (1991).
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- A. S. Gabriel et al, Array comparative genomic hybridation on first polar bodies suggests that non-disjunction is not the predominant mechanism leading to aneuploidy in humans. J Med Genet 48, 433-437 (2011).
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