L’intégrité des génomes mitochondriaux et leur homogénéité au sein d’un organisme sont mises à mal dans de multiples pathologies mitochondriales. Bien que la transmission uni-parentale maternelle du génome mitochondrial soit prépondérante dans le monde animal, les mécanismes qui la sous-tendent sont encore mal connus. Nous voulons cerner les enjeux associés à l’élimination de la contribution spermatique et comprendre ce qui garanti la transmission d’une population homogène de génomes mitochondriaux de la mère à l’enfant.

Le nématode C. elegans est un modèle de choix pour l’étude de l’hérédité mitochondriale maternelle. Lors de la fécondation, les mitochondries du spermatozoïde pénètrent dans l’embryon avec leurs génomes puis disparaissent rapidement. Par des méthodes d’imagerie cellulaire poussées, nous parvenons à observer le processus d’élimination de la contribution spermatique in vivo.

Nous avons démontré que des protéines de l’autophagie, une voie catabolique cellulaire, sont recrutées autour des organites spermatiques à dégrader après la fécondation, une observation étendue aux embryons de souris [1Al Rawi S1, Louvet-Vallée S., Djeddi A., Sachse M., Culetto E., Hajjar C., et al. Postfertilization autophagy of sperm organelles prevents paternal mitochondrial DNA transmission Science 2011 ;  334 (6059) : 1144-1147

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Nous avons également démontré que l’autophagie est nécessaire à l’élimination de ces organites lors des premières divisions zygotiques [1Al Rawi S1, Louvet-Vallée S., Djeddi A., Sachse M., Culetto E., Hajjar C., et al. Postfertilization autophagy of sperm organelles prevents paternal mitochondrial DNA transmission Science 2011 ;  334 (6059) : 1144-1147

Cliquez ici pour aller à la section Références]. L’analyse fonctionnelle de protéines conservées de l’autophagie démontre que la séquestration de ces organites dans des compartiments membranaires permet leur dégradation efficace et le contrôle de leur dispersion lors des divisions cellulaires de l’embryon [2Djeddi A., Al Rawi S., Deuve J.L., Perrois C., Liu Y.Y., Russeau M., et al. Sperm-inherited organelle clearance in C. elegans relies on LC3-dependent autophagosome targeting to the pericentrosomal area Development 2015 ;  142 (9) : 1705-1716 [cross-ref]

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Si, chez les animaux étudiés, les stratégies d’élimination de la contribution mitochondriale spermatique apparaissent multiples et souvent combinées, celles que nous observons chez le nématode semblent conservées chez les vertébrés et impliquent la machinerie de l’autophagie. Nous explorons la possibilité que l’autophagie agisse dans d’autres phases du développement embryonnaire pour garantir la transmission de mitochondries maternelles homogènes dans leur composition génomique (homo plasmiques).