Comment l'ovocyte sait compter jusqu'à deux pour être fécondé au bon moment

La méiose vise à créer des gamètes haploïdes contenant seulement la moitié du matériel génétique de l'organisme parental. En méiose, deux divisions successives doivent être réalisées. Dans les ovocytes, ce processus doit être synchronisé avec l'arrivée des spermatozoïdes. Pour éviter la parthénogenèse, c’est-à-dire le développement d'un embryon sans fécondation, la progression du cycle cellulaire méiotique est interrompue à un moment donné et sa reprise dépend de la fécondation. Dans l'ovocyte des vertébrés, cet arrêt se situe au cours de la deuxième division.

Les cyclines, en association avec les kinases Cdk, contrôlent la progression dans le cycle cellulaire. Au cours de la mitose qui est la division des cellules somatiques, l'activité des complexes cycline-Cdk est maximale juste avant la séparation des chromosomes. La chute brutale de l'activité de la Cycline B-Cdk1 permet la séparation des chromosomes et la sortie de la mitose, pour démarrer un nouveau cycle cellulaire. Dans la méiose, il n'y a pas de sortie du cycle cellulaire après la première division, car la deuxième division a lieu immédiatement. L'enchaînement des deux divisions est nécessaire pour ne pas re-synthétiser l'ADN entre les deux divisions, ce qui ne serait pas compatible avec la finalité de la méiose, laquelle est la création des gamètes haploïdes. Alors, comment l'ovocyte peut-il "savoir", dans laquelle des deux divisions il doit s'arrêter pour attendre l'arrivée du spermatozoïde ?

Les scientifiques avaient précédemment découvert chez la souris que la cycline B3 joue un rôle essentiel spécifiquement dans les ovocytes pour la progression en première division méiotique. Sur la base de ces travaux, ils ont émis l'hypothèse que sans cycline B3, les ovocytes s'arrêtent en première division au lieu de la seconde pour attendre l'arrivée des spermatozoïdes. En effet, en utilisant deux systèmes modèles, les ovocytes de xénope et de souris, les scientifiques ont mis en évidence que lors de la première division, la cycline B3-Cdk1 phosphoryle une protéine appelée Emi2, essentielle à l’établissement de cet arrêt pour attendre la fécondation. La phosphorylation d'Emi2 entraîne sa dégradation, de sorte que les ovocytes peuvent progresser vers la deuxième division, où la cycline B3 est absente. C'est pour cette raison qu'Emi2 ne peut établir un arrêt de fécondation qu'en deuxième, et non en première division. Ainsi, dans le cas où la cycline B3 est artificiellement exprimée lors de la deuxième division, l'ovocyte ne peut plus s'arrêter et attendre d'être fécondé.

En conclusion, la cycline B3 est nécessaire pour que l'ovocyte s'arrête au bon moment pour attendre l'arrivée du spermatozoïde. Chez la souris mais aussi chez la femme, l'absence de la cycline B3 a été corrélée à des grossesses triploïdes. Ces résultats sont donc pertinents pour mieux comprendre pourquoi la cycline B3 est nécessaire pour que la fécondation aboutisse à un embryon viable.

Pour en savoir plus : 
Cyclin B3 implements timely vertebrate oocyte arrest for fertilization
Nora Bouftas  , Lena Schneider , Marc Halder , Rebecca Demmig  , Martina Baack , Damien Cladière , Melanie Walter , Hiba Al Abdallah   , Camilla Kleinhempel   , Ria Messaritaki , Janina Müller , Francesca Passarelli , Patrick Wehrle , Andreas Heim , Katja Wassmann , Thomas U Mayer 
Developmental Cell. 10 octobre 2022  https://doi.org/10.1016/j.devcel.2022.09.005