jeudi 22 septembre 2016

Des battements spécifiques du flagelle du spermatozoïde sont indispensables pour la fusion avec l'ovocyte lors de la fécondation

Pour BCPST, CAPES et Agreg
Thèmes : fécondation, gamètes, cytosquelette

La fécondation est une étape cruciale du cycle de développement et est très étudiée depuis longtemps mais elle apporte toujours des surprises. 

Une équipe du laboratoire de Physique Statistique de l'ENS Paris et de l'Université Paris VI a réussi à filmer avec une précision inégalée jusqu'alors les tous derniers moments avant la fusion entre le spermatozoïde et l'ovocyte (provenant de la souris). Les chercheurs ont utilisé des techniques de microfluidique, c'est à dire des structures à l'échelle de plusieurs microns où on peut faire circuler des liquides, ici des milieux de culture avec des cellules. Cela a permis d'observer la fécondation avec un seul spermatozoïde au contact de l'ovocyte plutôt que les dizaines/centaines que l'on voit habituellement et où il est difficile de suivre des comportements cellulaires individuels. De plus, le spermatozoïde est amené vers un endroit précis de l'ovocyte ce qui permet de prévoir le lieu de la fusion et donc de filmer avec précision cet évènement.


Source : http://www.nature.com/articles/srep31886

Ce dispositif a permis de mettre en évidence des mouvements oscillatoires de la tête du spermatozoïde au contact de la membrane plasmique de l'ovocyte qui n'avaient jamais été remarqués auparavant. Ces oscillations sont permises par des battements de flagelle selon un mode particulier, lui aussi inédit. Ces battements doivent être au moins de 2 battements par seconde pendant 2 minutes et avec une amplitude définie (20° dans un plan perpendiculaire à la surface de l'ovocyte). On peut le voir sur cette vidéo :




Si les battements sont trop lents ou trop rapides ou si le plan des battements n'est pas le bon, la fusion n'a pas lieu. 

Le flagelle ne sert donc pas juste à propulser le spermatozoïde jusqu'à l'ovocyte. Avec un mode de battement spécifique, il joue également un rôle dans la toute dernière étape : la fusion. Maintenant, il reste à savoir au niveau moléculaire ce qu'il se passe pendant ces fameuses 2 minutes entre la tête du spermatozoïde et la membrane plasmique de l'ovocyte.


Voir l'article des chercheurs

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dimanche 11 septembre 2016

Des levures et des hommes : la génétique révèle l'histoire de la domestication de la levure

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : fermentation, biotechnologie, domestication, génétique






 La levure (Saccharomyces cerevisiae) peut être considérée comme une espèce que l'Homme a domestiquée au même titre que le blé ou la vache. Immanquablement, il en a résulté des modifications du patrimoine génétique par un processus de sélection artificielle. Et les levures étaient utilisées dans différents environnements pour faire du pain, du vin ou de la bière et donc là aussi une diversification a eu lieu.

Des chercheurs belges (évidemment...) ont séquencé 157 souches de S. cerevisiae et publié leurs résultats cette semaine dans Cell. Rappelons que la levure a été le premier génome eucaryote séquencé en 1996 mais bizarrement, une étude à aussi grande échelle avec une aussi grande variété de souche (souches naturelles, souches utilisées pour la bière, pour le vin, pour le saké, pour le pain) n'avait jamais été faite. Ils ont ainsi pu reconstituer un arbre phylogénétique des différentes souches de levures.

Source : http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(16)31071-6

L'un des apports les plus intéressants est la convergence évolutive entre deux groupes différents de souches de levure qui sont utilisés pour la production de bière. C'est comme si finalement ces levures avaient été domestiquées deux fois de manière indépendante. Le premier ensemble de souches est proche de celles utilisées pour le vin alors que l'autre ensemble en est nettement éloigné même si par convergence évolutive des gènes clés ont été modifiés de manière assez similaire : on note dans les deux cas, une amplification des gènes dont les produits sont impliqués dans le métabolisme du maltose qui est particulièrement abondant dans l'environnement où les levures à bière se retrouvent. Également, on retrouve dans tous les cas des mutations non-sens dans les gènes qui codent des enzymes aboutissant à la production de 4-vinyl-guaiacol qui a un très mauvais goût. Là, on peut voir clairement l'effet de la sélection humaine qui a écarté les souches où ces enzymes étaient fonctionnelles.

La date de domestication peut étonner : aux alentours de 1600 ap. JC. Bien sûr que l'on produisait de la bière avant mais c'est à cette époque que ce sont sont développées les premières brasseries industrielles au détriment des brasseries familiales. Ces dernières utilisaient des levures de leur environnement (sans le savoir, la compréhension de la présence de micro-organismes date du XIXè siècle (Pasteur)). Ces levures étaient nouvelles chaque année et donc il n'y avait pas de véritable lignée alors que les grandes brasseries réutilisaient les levures d'une année sur l'autre.

Autre enseignement, les levures utilisées pour la bière sont très divergentes des levures naturelles alors que celles utilisées pour le vin présentent des modifications plus limitées. Les levures de bière ont notamment perdu certains gènes qui contrôlent la reproduction sexuée alors que les levures pour le vin les ont conservés. Cela s'explique par le fait que les levures de la bière sont constamment dans un environnement artificiel alors que les levures utilisées pour le vin sont utilisées de manière plus saisonnière et passent une grande partie de l'année dans des milieux "pauvres", plus proches des conditions naturelles. Ainsi, les levures utilisées pour la bière seraient désormais incapables de survivre dans un environnement naturel.

On observe aussi l'influence des évènements historiques et des migrations/colonisations en comparant les souches de levures pour la bière. Par exemple, les levures utilisées aux USA sont très proches des levures anglaises.


A votre santé !

Un site joliment fait sur la levure, sa vie, son œuvre.

Voir article dans Cell