Study of the mechanism correcting attachment errors during the second division of meiosis in mouse oocyte
Étude de la correction des erreurs d’attachement durant la deuxième division de méiose dans l’ovocyte de souris
Résumé
The gametes are formed through two successive divisions (meiosis I and II). Homologous chromosomes segregate in meiosis I and sister chromatids in meiosis II, thus generating haploid gametes. Segregation errors are particularly frequent in mammalian oocytes and result in miscarriages or trisomies. The bipolar attachment of chromosomes to the meiotic spindle is a prerequisite for their correct segregation in both meiotic divisions. In mitosis and meiosis I, the CPC (Chromosomal Passenger Complex) selectively destabilises incorrect attachments because they do not generate sufficient tension. In parallel, the SAC (Spindle Assembly Checkpoint) detects unattached kinetochores and blocks chromosome segregation until correct attachments are established. After meiosis I, mammalian oocytes become arrested in metaphase of meiosis II while they await fertilization. My thesis project aimed to determine whether the CPC is functional in meiosis II in mouse oocytes. My experimental approach was to mimic incorrect attachment by chemically reducing tension at kinetochores, and then to observe chromosome segregation using real-time video microscopy. My results showed that when tension is reduced in early metaphase II, anaphase II is delayed. After CPC or SAC inhibition, oocytes were able to enter anaphase II despite low tension. This indicates that the anaphase II delay induced by reduced tension is due to CPC and SAC activity. Thus, in early metaphase II, the CPC is well functional and is able to detect attachment errors. However, when tension was reduced in late metaphase II, oocytes entered in anaphase II without delay compared to control oocytes. Thus, low tension in late metaphase II is not efficiently detected and does not induce CPC and SAC activation, suggesting that attachment errors cannot longer be corrected. This is because PP2A phosphatase levels increase at centromeres in late metaphase II and counteract CPC activity. Thus, only early metaphase II oocytes, but not late metaphase II oocytes, can respond to low tension and induce error correction. Thus, although oocytes are arrested and have enough time to correct errors in metaphase II, the CPC weakens over time and allows some errors to go unnoticed. Overall, these results contribute to our understanding of the origin of meiosis II-related aneuploidies in mammalian oocytes.
Les gamètes sont formés par deux divisions successives (méiose I et II). Les chromosomes homologues se séparent lors de la méiose I et les chromatides sœurs en méiose II, générant ainsi des gamètes haploïdes. Les erreurs de ségrégation sont particulièrement fréquentes dans les ovocytes de mammifères et entraînent des fausses couches ou des trisomies. L’attachement bipolaire des chromosomes au fuseau méiotique est une condition préalable à leur ségrégation correcte lors des deux divisions méiotiques. En mitose et en méiose I, le CPC (Chromosomal Passenger Complex) déstabilise sélectivement les attachements microtubules-kinétochores incorrects qui sont caractérisés par une tension faible au niveau du kinétochore. En parallèle, le SAC (Spindle Assembly Checkpoint) détecte les kinétochores non attachés et bloque la ségrégation des chromosomes jusqu’à ce que les attachements corrects soient établis. Ainsi, après une série d’attachement/détachement des microtubules, le mécanisme de correction permet l’établissement d’un attachement correct conduisant à l’inactivation du SAC et le passage en anaphase. Après la méiose I, les ovocytes de mammifères s’arrêtent en métaphase II et attendent la fécondation par le spermatozoïde. Mon projet de thèse visait à déterminer si le CPC est fonctionnel en méiose II dans les ovocytes de souris. Pour cela, mon approche expérimentale a consisté à mimer des attachements incorrects en réduisant chimiquement la tension au niveau du kinétochore, puis à observer la ségrégation des chromosomes par vidéo-microscopie en temps réel. Mes résultats ont montré que lorsque la tension est réduite en métaphase II précoce, l’anaphase II est fortement retardée. De plus, après inhibition du CPC ou du SAC, les ovocytes sont capables de rentrer en anaphase II malgré la tension réduite au kinétochore. Donc, le retard de l’anaphase II est dû à l’activité du CPC et du SAC. Ainsi, en métaphase II précoce, le CPC est bien fonctionnel et est capable de détecter les erreurs d’attachement. Cependant, lorsque la tension est réduite en métaphase II tardive, les ovocytes entrent en anaphase II sans retard comparé à des ovocytes contrôles. Ainsi, une tension faible en métaphase II tardive n’est pas détectée efficacement et n’induit pas l’activation du CPC et du SAC. Ceci est dû au fait que le niveau de la phosphatase PP2A au niveau des centromères augmente en métaphase II tardive et contrecarre l’activité du CPC. Ainsi seuls les ovocytes en métaphase II précoce et non tardive peuvent répondre à une faible tension et induire la correction des erreurs d’attachement. Ainsi, Bien que les ovocytes soient arrêtés et qu’ils aient du temps pour corriger les erreurs d’attachement, le CPC s’affaiblit au cours du temps et laisse un certain nombre d’erreurs non corrigées. Finalement, ces résultats contribuent à notre compréhension de l’origine des aneuploïdies liées à la méiose II dans les ovocytes de mammifères.
Domaines
Biologie cellulaire| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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