Light-induced oocyte maturation in the hydrozoan clytia hemisphaerica

Régulation de la maturation ovocytaire par la lumière chez l'hydrozoaire clytia hemisphaerica Un contrôle précis de la maturation ovocytaire et de la ponte sont essentiels au succès de la reproduction sexuée au sein le règne animal. Ces processus sont coordonnés précisément par des signaux endocriniens et/ou environnementaux, selon les espèces, mais beaucoup reste à apprendre sur leurs régulations. Chez les cnidaires, de nombreuses méduses du groupe des hydrozoaires sont connues pour produire des gamètes en réponse à la transition nuit/jour. Pour caractériser les machineries cellulaires et moléculaires liant la réception de la lumière à l'initiation de la maturation ovocytaire, j'ai étudié la méduse hydrozoaire Clytia hemisphaerica. Mon travail de thèse s’est découpé en trois parties, chacune impliquant l'identification d'un composant moléculaire clé de ce processus.Mon étude initiale faisait partie d'une collaboration avec N. Takeda (Asamushi) et R. Deguchi (Sendai), chercheurs qui avaient, avant le début de ma thèse, identifié chez Clytia les Hormones d'Incitation de Maturation ovocytaire endogènes (MIH) comme étant des tétrapeptides de type WPRPamide, produit par clivage de deux précurseurs à neuropeptides. J'ai montré par hybridation in situ et immunofluorescence que les deux gènes précurseurs du MIH sont exprimés par un type de cellules neurosécrétrices localisées au niveau de l’ectoderme de la gonade, et que les peptides MIH sont sécrétés par ces mêmes cellules suite à une stimulation lumineuse. Cette étude a posé les bases permettant l'identification des régulateurs agissant en amont et en aval du MIH, et plus spécifiquement ceux impliqués dans la photoréception de l’ectoderme de la gonade et la réception du MIH par les ovocytes.Pour identifier le récepteur du MIH de Clytia (CheMIHR) dans les ovocytes, j'ai compilé à partir de données transcriptomiques issues de tissus de gonades, une liste de 16 protéines candidates de la famille des Récepteurs Couplés aux Protéines G (GPCR). J'ai cloné les 16 cDNAs et, utilisant une méthode de « deorphelinisation » de GPCR basée sur de la culture cellulaire (collaboration avec P. Bauknecht et G. Jékély; MPI, Tübingen), j’ai pu identifier un GPCR activée par des peptides MIH synthétiques. Sa fonction in vivo comme récepteur essentiel du MIH a été confirmée par la méthode d'édition génétique CRISPR/CAS9. La délétion ainsi produite, entraînant un déplacement du cadre de lecture au sein du gène CheMIHR, a détérioré la croissance des colonies de polypes et le comportement de ponte des méduses matures. Confirmant la fonction de CheMIHR, la maturation ovocytaire chez des mutants CheMIHR ne pouvait pas être déclenchée par la lumière ou par addition de MIH synthétiques, mais pouvait être rétablie en utilisant des analogues au cAMP, molécule connue pour agir en aval de la réception du MIH dans les ovocytes d’hydrozoaires. Des analyses phylogénétiques ont montré que Clytia MIHR est affilié à un sous-ensemble de familles de neuropeptides de bilaterians impliqués dans divers processus physiologiques, notamment la régulation de la reproduction. Des hybridations in situ sur les méduses Clytia, ont en outre montré l'expression des précurseurs de CheMIH et de CheMIHR dans des cellules neurales hors de la gonade, suggérant un rôle plus large du couple CheMIH-MIHR que la seule initiation de la maturation ovocytaire.Pour mieux comprendre la photoréception des gonades chez Clyita, j'ai montré que la ponte est sélectivement incitée par la lumière bleu-cyan, et mis en évidence, grâce à l’analyse de données de transcriptome de gonade, qu’un photopigment de la famille des Opsin (Opsin9) est hautement exprimé dans l'ectoderme. De façon saisissante, les hybridations in situ ont montré que le gène Opsin9 est exprimé dans les mêmes cellules sécrétant le MIH. L'introduction d'une mutation de changement de cadre de lecture dans le gène Opsin9 via la technologie CRISPR/Cas9 a empêché la maturation ovocytaire et la ponte des méduses mutantes en réponse à la lumière...