Activation ovocytaire

Présentation au sujet: "Activation ovocytaire"— Transcription de la présentation:

1 Activation ovocytaire
Alex McDougall BioDev Unit/UMR7009 UPMC Observatoire Oceanologique Villefranche sur Mer 06230 Contact

2 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 ?

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

4 Les oscillations calciques
Ascidian zygote Mouse zygote

5 Toutes les oscillations calciques
sont des vagues Ascidie 10 min. Souris

6 L’activation ovocytaire et le point d’arret
MPF activity MAPK activity Meiosis I Meiosis II Mitotic cycles Le point d’ arrêt pour les espèces different GV stage Quelques molluscs Meta I Dros., C. elegans and ascidians Meta II Toutes les vertebratés PN (G1) phase Oursin and meduse

7 Accrochage et fusion Oursin Souris fusion: une rôle pour Izumo
Inoue, N., et al., (2005). Nature 434,

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

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

10 Une augmentation calcique à la fécondation est quasi universelle

11 La decouverte de la « second messager » InsP3
Comment les sperm déclenchent les augmentations calciques ? La decouverte de la « second messager » InsP3 Streb H, Irvine RF, Berridge MJ, Schulz I. (1983). Nature

12 InsP3 et sont récepteur IP3 augmente à la fécondation
Ciapa and Whitaker 1986 (oursin) Suffisante Whitaker 1984 (oursin) Injection de l’InsP3 augment le niveau calcique et donc peu activer les ovocytes Nécessaire Miyazaki 1992 (mammifere) Bloquage des recepteur InsP3 bloque les augmentations calciques à la fécondation

13 Les oscillations calciques sont des vagues qui viennent d’ un domaine vegetal: ascidie, némerte, mammifère Les vagues calciques viennent toutes du RE cortical McDougall et Sardet (1995). Current Biol. 3,

14 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 ?

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

16 Types des signalisation
Ativation ovocytaire est couple avec fusion Sperm Factor Model Model de Fusion Types des signalisation

17 Model Conduit et Model Contact
Modèle « Conduit » Creton R and Jaffe, L. F. (1995) Modele « Contact » Jaffe, LA G proteine model Probleme: même si les ovocytes peuvent être activés par une voie G proteine, il n’opérent pas pendant la fécondation Ca2+ Ca2+ - Problem: sperm déclanche une augmentation calcique même sans calcium externe

18 Model « Contenu » Jacque Loeb 1901. Facteur spermatique Swann 1990.
« Catalytic substance » = proteine chez les mammiféres Les ovocytes peuvent être activés par Extrait des sperm Tête de spermatozoid

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

20 Mécanisme d’activation: vertébrés vs invertébrés
Facteur spermatique SFK PLCg InsP3 Calcium Oursin, Ascidie – SH2 domaine inhibe la fécondation Mammifère, Xénope – SH2 domaine aucune effet sur la fécondation SH2 SFK Asc, Oursin SH2 PLCg Asc, Oursin

21 Candidats pour le facteur spermatique
Invertébrés inconnu trKit  – mammifère J Cell Biol 1997 Oscillin  - mammifère Nature 1996 NO synthase  - oursin Nature 2000 PLCzeta - mammifère Development 2002

22 PLCzeta 70 kDa EF hand Ca2+ site PLCX Site catalytic PLCY C2
Ca2+ ou phospholipides Nuclear Localization Sequence Domaine PH absent

23 PLCzeta Protéine présente dans les spermatozoides Suffisant Nécessaire
Proteine ou cRNA peu activé les ovocytes Nécessaire Immunodepletion de PLCz donne une perte de l’activité des extraits spermatiques

24 PLCzeta Quelle espèces ? Mammifères – Oui Poisson - Oui Xénope ?
Ascidie pas dans les bases des données Echinodermes ?

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

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

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

28 Ascidie Dumollard et al J Cell Sci

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

30 Mammifère Pôle végétatif Deguchi et al., (2000). Dev. Biol. 218, Les vagues périodique viennent du pôle végétatif et d’une accumulation de RE

31 Quel est le pacemaker des vagues calciques ?
Mammifère Domaines végétatif riche en RE Ascidie Domaine végétatif riche en RE + facteur spermatique ?

32 Comment les augmentations calciques s’arrêttent ?
Ascidie Liée a l’activité MPF Control interphase + D90 Cyclin B1 metaphase Temps (min.) Levasseur and McDougall (2000). Development,127:

33 Liée au cycle cellulaire
Souris Liée au cycle cellulaire Marangos, FitzHarris, and Carroll Development :  

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

35 Comment les augmentations calciques s’arrêtent ?
Lié à la sortie de méiose Deux mécanismes 1. Base de sensibilité de récepteur IP3 (ascidie et mammifère) 2. PLCzeta séquestré en noyaux (mammifère)

36 Rôles des vagues calciques périodiques
Activatrices -Pour les ovocytes arrêtes en métaphase I ou II (ascidie, mammifère) Déclenche sortie de phase M (méiotique) Comment ? CamKII – activation de l’APC Calcineurin – activation de l’APC CamKII: Lorca et al (1993). Nature, Rauh et al (2005). Nature Calcineurin: Mochida et Hunt (2007). Nature (2007); Nishiyama et al., (2007). Nature Les oscillations maintiennents l’activité APC élevée pendant plusieurs heures (mammifères)

37 CamKII: Activates the APC
Calcium CaMKII Plx1 Erp1 P Erp1 SCF APC/Ccdc20 Securin Separase DB CDK1 DB Cyclin B1 Separase Active CDK1 Inactive Anaphase Exit from meotic M phase

38 Calcineurin: Activates the APC
Calcium Calcineurin APC/Ccdc20 + APC/Ccdc20 Securin Separase DB CDK1 DB Cyclin B1 Separase Active CDK1 Inactive Anaphase Exit from meiotic M phase

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

40 Autre rôles ? 1. Blocage de la polyspermie
2. Suppression de la voie defaut des ovocytes - l’apoptose 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

41 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