Lorsqu’un nouvel organisme commence à se développer, c’est la mère qui décide. Lors de la fécondation, l’ovule et le spermatozoïde fusionnent pour former une seule nouvelle cellule. Cependant, le cours de la division cellulaire, et donc la formation d’un nouvel être vivant, est initialement déterminé par la cellule mère. « Quel que soit l’organisme, la division cellulaire est initialement préprogrammée par la mère », explique le professeur généticien Christian Eckmann de MLU. La cellule de la mère fournit un ensemble de démarrage du développement qui comprend les premières protéines ainsi que les molécules d’ARN qui servent de modèles pour d’autres protéines. Tout cela est nécessaire pour relancer la division cellulaire et le développement d’un organisme.

Durant cette période initiale, la cellule n’a pas accès à son propre matériel génétique, ce qui limite son propre développement. « Aussi importante que soit cette contribution maternelle pour le nouvel organisme, à un certain moment, ces composants doivent être supprimés. Ce n’est qu’alors qu’il pourra utiliser pleinement son propre matériel génétique et poursuivre son propre développement », déclare Eckmann. Ce processus commence beaucoup plus tard dans les cellules germinales, les précurseurs des gamètes, que dans les cellules somatiques, qui se développent dans toutes les autres cellules du corps. « Les cellules ont beaucoup d’options pour tuer les choses. La longévité doit être méritée », déclare Eckmann. Dans les précurseurs des cellules germinales, les polymérases dites poly-A fournissent aux molécules d’ARN à courte durée de vie de la mère une sorte de capuchon protecteur pour assurer qu’elles vivent plus longtemps.

Dans des expériences avec l’organisme modèle C. elegans, l’équipe d’Eckmann a découvert comment le processus de coupe du cordon fonctionne au niveau moléculaire dans les cellules germinales. A un certain stade, les cellules commencent à produire la protéine GRIF-1. Les instructions pour ce processus proviennent de l’ARN maternel. Dès que la protéine est construite, elle se met à rechercher les poly-A polymérases maternelles, s’y lie et y attache une sorte de marqueur. « C’est comme un drapeau que GRIF-1 utilise pour marquer quelles protéines maternelles doivent être dégradées », explique Eckmann. Cela déclenche une réaction en chaîne : une fois les poly-A polymérases détruites, elles ne peuvent plus attacher de nouvelles coiffes protectrices aux molécules d’ARN maternelles, ce qui les protégerait de la dégradation et ainsi, aucune nouvelle protéine maternelle ne peut être construite. « En fin de compte, toutes les molécules d’ARN et protéines maternelles sont éliminées. La cellule germinale obtient un accès complet à son matériel génétique et peut continuer à se développer par elle-même », conclut Eckmann. On ne sait toujours pas comment la cellule sait qu’elle doit produire GRIF-1 et qu’elle doit activer son propre matériel génétique.

Incidemment, ce long processus de contrôle maternel existe pour une raison : le matériel génétique des cellules germinales est transmis à la progéniture via le sperme ou l’ovule. Par conséquent, il doit être conservé aussi complètement et sans erreur que possible. Les chercheurs d’Eckmann ont artificiellement empêché ce processus de dégradation de se produire en laboratoire dans C. elegans. « Une perturbation de ce processus cause beaucoup de problèmes. La lignée germinale ne peut pas se développer de manière robuste et la progéniture des vers devient plus stérile à chaque génération », explique Eckmann.

Les travaux ont été soutenus par la Fondation allemande pour la recherche dans le cadre du groupe de formation à la recherche « GRK 2467 : Protéines intrinsèquement désordonnées — Principes moléculaires, fonctions cellulaires et maladies ».

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Matériel fourni par Université Martin-Luther Halle-Wittenberg. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.