Physiology of the inner and outer layers of the hen egg vitelline membrane: contributions of proteomic and structural studies | Physiologie des couches interne et externe de la membrane vitelline de l’œuf de poule : apports des études protéomiques et structurales

English. The chicken egg perivitelline layer (PL) is a thin extracellular protein layer covering the yolk and playing major roles in reproduction (fertilization, embryonic development, innate immunity). It is composed of two firmly linked sublayers, namely the inner perivitelline layer, which is related to the zona pellucida in mammals, and the outer perivitelline layer (OPL), which is presumably specific to birds. The goal of this thesis aimed at characterizing the proteome and structure of chicken egg IPL and OPL to better understand the formation and physiological functions of the avian PL. Proteomic analysis of isolated IPL and OPL allowed the identification of 412 different proteins, including 98 OPL-specific and 173 IPL-specific proteins, and 141 proteins commonly found in both sublayers. The functional annotation indicated that IPL is mainly involved in fertilization and in early embryonic development, while OPL seems to be rather involved in physical and antimicrobial defense but also in embryogenesis. Histological and proteomic analyses highlighted differences in fibers morphology and in protein composition between both sides of each sublayer, which might be associated with functional specificities. Finally, the gene expression analysis for major PL proteins revealed that most of these components are expressed by a specific tissue/organ and are probably deposited sequentially over time, which may explain the heterogeneity observed at the surface of each sublayer. We hypothesize that some the proteins commonly found in IPL and OPL may be involved in the physical association of these sublayers. To conclude, this work provides original and fundamental knowledge on the physiology of PL, as well as data that can be used for the development of strategies aiming to optimize the quality of PL, which is critical for the egg industry.

French. La membrane vitelline (MV) de l’œuf de poule est une fine couche protéique extracellulaire recouvrant le jaune et jouant un rôle majeur dans la reproduction (fertilisation, développement embryonnaire, immunité innée). Elle est composée de deux sous-couches fermement liées entre elles : la membrane vitelline interne (MVI), apparentée à la zone pellucide des mammifères, et la membrane vitelline externe (MVE), qui semble spécifique des oiseaux. L’objectif de cette thèse était de caractériser le protéome et la structure de la MVI et de la MVE de l’œuf de poule afin de mieux comprendre la formation et les rôles physiologiques de la MV aviaire. L’analyse protéomique de la MVI et de la MVE a permis l’identification de 412 protéines différentes, dont 98 spécifiques de la MVE, 173 spécifiques de la MVI et 141 protéines communes aux deux couches. L’annotation fonctionnelle de ces protéines indique que la MVI est principalement impliquée dans la fécondation et dans le développement embryonnaire précoce, tandis que la MVE semble intervenir dans la défense physique et antimicrobienne mais aussi dans l’embryogenèse. Des analyses histologique et protéomique ont mis en évidence des différences de structure et de composition protéique entre les différentes faces de la MVI et la MVE, qui pourraient être associées à des spécificités fonctionnelles. Enfin l’analyse de l’expression de gènes des protéines majeures de la MV a révélé que la plupart de ces constituants sont exprimés par un tissu/organe spécifique et vraisemblablement déposés de façon séquentielle dans le temps, ce qui pourrait expliquer l’hétérogénéité observée à la surface de chaque couche. Nous émettons l’hypothèse que certaines protéines communes aux de couches pourraient être impliquées dans l’association physique MVI-MVE. En conclusion, ce travail a permis de produire des connaissances originales et fondamentales sur la physiologie de la MV, et de fournir de nombreuses données qui pourront être exploitées pour l’élaboration de stratégies visant à optimiser la qualité de la MV dont l’enjeu pour la filière « œufs » est très important.