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HIRA, une molécule de l’oeuf qui contrôle la formation du pronucleus mâleHIRA, a molecule of the egg which controls the formation of the male pronucleus[Notice]

  • Benjamin Loppin et
  • Pierre Couble

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  • Benjamin Loppin
    CNRS UMR 5534,
    Équipe Assemblage de la chromatine et développement,
    Centre de Génétique Moléculaire et Cellulaire,
    Université Claude Bernard Lyon I,
    Bâtiment G. Mendel,
    16, rue Dubois,
    69622 Villeurbanne Cedex,
    France.
    loppin@cgmc.univ-lyon1.fr

  • Pierre Couble
    CNRS UMR 5534,
    Équipe Assemblage de la chromatine et développement,
    Centre de Génétique Moléculaire et Cellulaire,
    Université Claude Bernard Lyon I,
    Bâtiment G. Mendel,
    16, rue Dubois,
    69622 Villeurbanne Cedex,
    France.

L’architecture du noyau eucaryote est extrêmement variable selon le type cellulaire. La structure intime de la chromatine est en revanche remarquablement conservée à l’échelle de son unité fonctionnelle, le nucléosome, particule résultant de l’assemblage des quatre types d’histones (H2A, H2B, H3 et H4) et de la molécule d’ADN. Chez de nombreuses espèces, le noyau du spermatozoïde déroge à cette règle fondamentale en adoptant une organisation de sa chromatine radicalement différente. Selon les espèces, les histones sont totalement ou partiellement remplacées dans le noyau du gamète mâle par des petites protéines chromosomiques très basiques appelées protamines. Les protamines permettent à l’ADN d’atteindre un niveau de compaction très élevé. À la fécondation, lorsque le noyau du spermatozoïde est libéré dans le cytoplasme de l’oeuf, la chromatine paternelle doit rapidement éliminer ses protamines pour réacquérir une organisation en nucléosomes essentielle pour le développement de l’embryon. Nous avons identifié une mutation chez la drosophile, appelée sésame, qui affecte très spécifiquement ce processus [1]. Dans les oeufs pondus par des femelles mutantes, le noyau du spermatozoïde provenant d’un mâle sauvage est incapable de décondenser sa chromatine. Le pronucleus mâle, anormalement condensé, est alors exclu de la première mitose zygotique et les embryons ne se développent qu’avec le seul jeu de chromosomes maternels. Nous avons récemment découvert que la mutation sésame affecte le gène Hira qui code un facteur d’assemblage de la chromatine présent chez tous les eucaryotes [2]. La mutation induit le remplacement d’un seul résidu très conservé, dans un domaine de HIRA prédit pour interagir avec d’autres protéines. Les propriétés d’assemblage de la chromatine du facteur HIRA ont été récemment caractérisées in vitro par le groupe de Geneviève Almouzni et ses collaborateurs [3]. HIRA fait ainsi partie d’un complexe protéique capable d’assembler des nucléosomes indépendamment de la synthèse d’ADN, par opposition au complexe CAF-1, dont la fonction est d’assembler les nucléosomes sur l’ADN en cours de réplication ou de réparation. Dans un oeuf sauvage de drosophile, le noyau du spermatozoïde doit assembler sa chromatine en remplaçant ses protamines par des histones qui sont fournies par l’oeuf. Ce processus, qui s’accompagne de la décondensation de la chromatine paternelle, intervient bien avant que le pronucleus mâle ne réplique son ADN, ce qu’il fait au moment où il rejoint son partenaire femelle. La formation du pronucleus mâle relève donc d’un mode d’assemblage indépendant de la réplication. Ainsi, la découverte de la fonction de HIRA dans le noyau mâle s’accorde avec les propriétés biochimiques de ce facteur telles qu’elles ont été décrites in vitro. Pour confirmer l’implication de HIRA dans l’assemblage de la chromatine paternelle, nous avons étudié la distribution de cette protéine dans les oeufs de drosophile [2]. De façon remarquable, HIRA s’accumule très spécifiquement dans le noyau mâle dès le début du processus de décondensation (Figure 1). Chez la drosophile, le gène Hira est transcrit dans tous les tissus et à tous les stades de développement. Vraisemblablement, la mutation ponctuelle sésame, qui est viable à l’état homozygote, n’affecte qu’une sous-fonction du complexe HIRA, spécifiquement dévolue à la formation du pronucleus mâle. On sait par ailleurs que l’invalidation de HIRA chez la souris est létale au stade embryonnaire [4]. L’obtention de nouveaux allèles mutants de Hira chez la drosophile devrait donc nous permettre d’élucider les autres fonctions de cette protéine. Chez les vertébrés, HIRA fait partie d’un complexe protéique contenant le variant H3.3 de l’histone H3 [5]. Contrairement aux variants de phase S (H3.1 et H3.2 chez les vertébrés, H3 chez la drosophile) qui sont spécifiquement déposés pendant la synthèse d’ADN, les nucléosomes contenant H3.3 peuvent être formés tout au long du cycle cellulaire. …

Parties annexes