Activation ovocytaire Alex McDougall BioDev Unit/UMR7009 UPMC Observatoire Oceanologique Villefranche sur Mer 06230 Contact dougall@obs-vlfr.fr http://biodev.obs-vlfr.fr/recherche/dougall/

Plan Introduction/resume Comment les spermatozoides déclenchent les augmentations calciques ? Quel est le « pacemaker » de ces vagues calciques periodiques ? Comment les augmentations calciques s’arrêtent ? Quel est le rôle de ces oscillations calciques ?

Pour la premiere fois une vague calcique etait vue en biologie Encore le groupe de Lionel Jaffe (1978)

Les oscillations calciques Zygote d’ascidie Zygote de souris

Ascidie 10 min. Souris

L’activation ovocytaire et le point d’arret MPF activity MAPK activity Meiosis I Meiosis II Mitotic cycles Le point d’ arrêt pour quelques espèces GV stage Meta I Meta II PN (G1) phase

Accrochage et fusion Oursin Inoue, N., et al., (2005). Nature 434, 234-238

Les premières indications qu’une augmentation calcique était importante à la fécondation Suffisante Steinhardt, Yanagimachi, Epel (1974) Nécessaire

La première mesure d’une augmentation calcique à la fécondation Le groupe mené par Lionel Jaffe

Une augmentation calcique à la fécondation est quasi universelle

Comment les sperm déclenchent les augmentations calciques ? Streb H, Irvine RF, Berridge MJ, Schulz I. (1983). Nature

InsP3 et sont récepteur IP3 augmente à la fécondation Ciapa and Whitaker 1986 (oursin) Suffisante Whitaker 1984 (oursin) Nécessaire Miyazaki 1992 (mammifere)

Les oscillations calciques McDougall et Sardet (1995). Current Biol. 3, 318-328

Quelques questions Comment les spermatozoides déclenchent les augmentations calciques ? Quel est le « pacemaker » de ces vagues calciques periodiques ? Comment les augmentations calciques s’arrêtent ? Quel est le rôle de ces oscillations calciques ?

Comment les spermatozoides déclenchent … Conduit Contact Contenu PIP2 Ca2+ Ca2+ PLC InsP3 RE Ca2+

Types des signalisation 5 5 5

Model Conduit et Model Contact Modèle « Conduit » Creton R and Jaffe, L. F. (1995) Modele « Contact » Jaffe, LA. 1988 G proteine model Probleme: Ca2+ Ca2+ - Problem:

Model « Contenu » Jacque Loeb 1901. Swann 1990. Les ovocytes peuvent être activés par

Extrait de spermatozoides Quelle est l’identité du facteur spermatique ?

Mécanisme d’activation: vertébrés vs invertébrés Facteur spermatique SFK PLCg InsP3 Calcium Oursin, Ascidie – Mammifère, Xénope – Asc, Oursin Asc, Oursin

Candidats pour le facteur spermatique Invertébrés trKit Oscillin NO synthase PLCzeta

PLCzeta 70 kDa EF hand PLCX PLCY C2 Nuclear Localization Sequence Domaine PH absent

PLCzeta Protéine présente dans les spermatozoides Suffisant Nécessaire

PLCzeta Quelle espèces ? Mammifères Poisson Xénope Ascidie Echinodermes

Comment les spermatozoides declenchent les vagues calciques ? Invertébrés Vertébrés Factor Spermatique Ovocyte SFK Ovocyte PLCg PLCz Sperm InsP3 Ca2+ RE

Resume de PLC zeta Sperm PIP2 + PLCz InsP3 + + E.R. Ca2+ InsP3-R 27

Quel est le « pacemaker » de ces vagues calciques périodiques ? Ascidie Mollusc Némerte Polychaete Mammifère

Ascidie Dumollard et al 2002 J Cell Sci

Mollusc, Némerte, Annélid Sardet et al Biophysical Chem.1998

Mammifère Pôle végétatif Deguchi et al., (2000). Dev. Biol. 218, 299-313

Quel est le pacemaker des vagues calciques ? Mammifère Ascidie

Comment les augmentations calciques s’arrêttent ? Ascidie Control interphase + metaphase Temps (min.) Levasseur and McDougall (2000). Development,127: 631-641

Liée au cycle cellulaire Souris Marangos, FitzHarris, and Carroll Development 2003 130: 1461-1472. 

Formation de noyaux et perte de sensibilité des récepteurs InsP3 A. Formation de noyaux B. Perte de sensibilité des récepteurs IP3

Comment les augmentations calciques s’arrêtent ? Lié à la sortie de méiose Deux mécanismes 1. 2.

Rôles des vagues calciques périodiques Activatrices -Pour les ovocytes arrêtes en métaphase I ou II (ascidie, mammifère) Déclenche sortie de phase M (méiotique) Comment ? Les oscillations maintiennent l’activité APC élevée pendant plusieurs heures (mammifères) Nixon et al., (2002). Curr Biol. 12, 746

CamKII: Inactive Active DB Calcium CaMKII P SCF Anaphase Exit from meotic M phase

+ APC/Ccdc20 Calcineurin: P Inactive Active DB P Calcium Calcineurin Anaphase Exit from meiotic M phase

Synergy between CamKII et Calcineurin Sperm Ca++ CamKII Calcineurin APC Cdk1 X X-P Cyclin B destruction Interphase M phase Unknown phospatases

Autre rôles ? 1. Blocage de la 2. Suppression de la voie defaut des ovocytes - Echinodermes 3. Un rôle sur le phénotype chez les mammiferes ? 4. Augmente la synthese d’l’ATP par les mitochondries - Ascidies: Dumollard et al Development 2003 - Souris: Dumollard et al Development 2004

Sommaire Coté historique Périodiques vagues calciques Facteur spermatique Comment les spermatozoïdes déclanchent les augmentations calciques Vertebrés vs invertébrés Quel est le « pacemaker » de ces vagues calciques periodiques ? Domaine végetatif riche en RE Comment les augmentations calciques s’arrêtent ? Sortie de la phase M de la meoise PLCz rentre dans le noyaux Sensibilité des récepteurs IP3 Quel est le rôle de ces oscillations calciques ? Activation de l’APC qui declenche le cycle cellulaire Sur le développement Metabolisme