Nuclear architecture in normal and cloned bovine early embryos: Dynamics of heterochromatin

French. La reprogrammation au cours de la fécondation et du développement pré-implantatoire de l’embryon fécondé in vitro (IVF) chez les mammifères est un processus complexe qui permet le retour à un état indifférencié des cellules hautement spécialisées que sont les gamètes lors de la syngamie, puis leur différenciation progressive en différent lignages cellulaires dans l’embryon. Ces processus comprennent des changements dans la structure de la chromatine, dans les modifications épigénétiques et dans l’architecture nucléaire des noyaux embryonnaires. L’objectif de cette étude était de mettre en place des approches pour la compréhension de ces processus dans les embryons précoces. Nous avons tiré parti de la comparaison entre embryons normaux (IVF) et issus de transfert de noyau ( NT) dans l’espèce bovine où le développement pré-implantatoire s’étant sur une période suffisamment longue pour caractériser la dynamique des événements de reprogrammation nucléaire avant la mise en route de l’activation majeure du génome embryonnaire. Dans une première approche, nous avons étudié la mise en place de l’hétérochromatine spécifique à l’embryon au cours de la période de reprogrammation dans les embryons bovins issus de fécondation et de NT. Nous avons utilisé deux marqueurs de l’hétérochromatine péricentrique : la protéine hétérochromatine 1(HP1-beta) et l’histone H3 tri-méthylée (H3K9me3) ; et un marqueur des centromètres (CENP A/B), de façon à caractériser les paramètres structuraux de l’hétérochromatine constitutive dans les premiers stades de développement embryonnaire. En utilisant des techniques d’immunofluorescence, nous avons pu observer les changements dynamiques dans l’organisation de l’hétérochromatine en relation avec l’origine des embryons. Dans les embryons IVF et une partie des embryons NT, l’hétérochromatine apparaît dans un état dispersé, et ceci jusqu’au stade 8-cellule ; puis sous une forme condensée qui correspond à l’association bien caractéristique de blocs d’hétérochromatine et d’H3K9me3 avec les centromètres, connues sous le nom de chromocentres. Cependant, une partie significative des embryons NT montrent une altération de la dynamique d’hétérochromatinisation révélée par une condensation précoce, dès le stade 2-cellule, de HP1 et H3K9me3. Dans une seconde approche, nous avons utilisé des cellules somatiques au stade de la sénescence comme cellules donneuses de noyau de façon à tester l’influence de l’organisation structurale du noyau donneur sur l’organisation structurale des noyaux dans les embryons clonés. Les arrangements tridimensionnels à large échelle de l’hétérochromatine dans les noyaux sénescents NT récapitulent la dynamique observée sans les embryons IVf ou NT issus de noyau de cellules non sénescentes. Notamment, les pourcentages d’embryons avec une hétérochromatine dispersée ou condensée prématurément sont comparables avec les études précédentes. Ces résultats suggèrent l’existence d’un processus de reprogrammation épigénétique robuste piloté par l’ovocyte dans les embryons précoces de bovins. Les cinétiques de restructuration du génome altérées dans une partie des embryons NT pourraient être liées à l’activation précoce de la transcription et l’augmentation du taux de méthylation qui ont été rapportées dans d’autres études. Le présent travail nous a permis de mettre en évidence une distinction entre des embryons NT avec une reprogrammation normale et des embryons NT avec une anomalie, au moins temporelle, de la reprogrammation épigénétique. Egalement, nous avons démontré que l’impact de l’organisation nucléaire de la cellule donneuse au niveau de l’hétérochromatine sur l’organisation structurale du noyau dans l’embryon NT est relativement modéré.