H3K27me3 est déposé dans les pronucléi paternels. (A) Image confocale annotée d'un zygote Marchantia 3 jours après la fécondation (daf) avec le tissu mère végétatif environnant. Le pronucléus paternel est visible à proximité du pronucléus maternel. Les noyaux sont colorés au DAPI. Sont indiqués la cellule zygotique fécondée (cercle jaune pointillé), le pronucléus maternel (cercle rose), le tissu mère végétatif (lignes vertes) entourant le zygote et le pronucléus paternel (cercle cyan). Barre d'échelle comme indiqué. (B) Image confocale de projection d'intensité maximale composite d'un zygote Marchantia exprimant SUN-GFP à 3 daf plus le tissu mère végétatif environnant. Les membranes nucléaires sont marquées par la localisation de SUN-GFP, représentée en vert. Le pronucléus paternel est plus petit que le pronucléus maternel et adjacent à celui-ci. L'autofluorescence des chloroplastes dans les cellules mères végétatives est indiquée en rouge, et les deux canaux sont superposés sur une image en lumière transmise. Barre d'échelle comme indiqué. (C) Image d'immunofluorescence 3 daf d'un zygote de Marchantia. Les pronucléi maternel et paternel sont indiqués respectivement en rose et en cyan. L'encart représente une vue agrandie du pronucléus paternel avec des images séparées pour H3K27me3 (rouge), H3 (vert), DAPI (bleu) et l'image fusionnée. Le contraste est amélioré pour chaque image et canal indépendamment à des fins de visualisation. Barres d'échelle comme indiqué. Crédit :eLife (2022). DOI :10.7554/eLife.79258
Chez l'homme et de nombreuses autres espèces, les gènes hérités de la mère et du père influencent le développement des embryons. Dans l'hépatique Marchantia polymorpha, cependant, la mère a un contrôle total, comme l'ont maintenant découvert des chercheurs du laboratoire Berger du GMI. Dans une étude publiée dans eLife , les chercheurs montrent que la "plante mère" a un contrôle total et inactive complètement les gènes paternels de ses embryons pour assurer leur bon développement.
Les humains ont deux ensembles de chromosomes, un maternel et un paternel, et les deux contribuent généralement aux traits de l'individu, selon les gènes qui sont exprimés - c'est ce qui fait de nous des "diploïdes". Mais ce n'est pas le cas de tous les êtres vivants :
Les algues et les espèces apparentées aux mousses, y compris les hépatiques, passent la majeure partie de leur cycle de vie avec un seul ensemble de chromosomes. L'hépatique n'a qu'une courte phase diploïde lorsque le matériel génétique d'une cellule germinale maternelle et paternelle se combine pour donner naissance à un embryon, transporté dans le tissu maternel. Dans cette courte phase en tant que diploïde, la plante doit disposer d'un mécanisme en place pour faire face au doublement de son matériel génétique.
L'un de ces mécanismes est le silence d'une copie d'un gène, également appelé "empreinte génomique parentale". Avec l'empreinte génomique, même un chromosome entier peut être définitivement inactivé, comme c'est le cas pour l'un des deux chromosomes X chez la femme. « L'empreinte génomique parentale n'avait été identifiée que chez les espèces qui innovaient dans les tissus extra-embryonnaires qui acheminent les nutriments de la mère à l'embryon, comme le placenta chez les mammifères et l'endosperme chez les plantes à fleurs », explique Frédéric Berger, chef de groupe principal au GMI - Institut Gregor Mendel. de biologie végétale moléculaire de l'Académie autrichienne des sciences.
Un mécanisme d'adaptation génomique dirigé par les gènes maternels
Les embryons d'hépatique se développent également dans les tissus maternels, mais contrairement aux mammifères, leur développement n'implique pas de tissus extra-embryonnaires. Avec ces facteurs à l'esprit, le groupe de recherche Berger a entrepris d'étudier l'existence de mécanismes d'empreinte génomique parentale chez Marchantia.
"Nous avons constaté que Marchantia inactive complètement les chromosomes paternels dans l'embryon, même avant la fusion des génomes paternel et maternel. De cette façon, Marchantia maintient une haploïdie fonctionnelle même pendant la courte phase au cours de laquelle elle devient diploïde", déclare le premier auteur Sean Montgomery. , un doctorat récent. diplômé du laboratoire Berger du GMI. L'équipe a également constaté que la marque moléculaire déposée sur l'intégralité des chromosomes paternels se maintenait tout au long du développement de l'embryon. "Par conséquent, le développement de l'embryon dépend uniquement de l'expression des gènes maternels. D'une certaine manière, les gènes maternels ont un contrôle total. La perturbation de ce processus conduit à l'expression des gènes paternels et à la mort de l'embryon", explique Berger.
Gratter la surface de la diversité de la nature
Le mécanisme de silence que l'équipe a décrit dans l'hépatique n'est en soi pas nouveau. Ce silence ciblé est médié par le Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Cependant, ce mécanisme précis n'avait pas encore été associé au silençage de chromosomes entiers.
Comme les ancêtres de l'hépatique sont considérablement plus âgés que ceux des mammifères ou des plantes à fleurs, les résultats suggèrent que les mécanismes d'empreinte ont évolué beaucoup plus tôt qu'on ne le sait actuellement. De plus, Berger et son équipe proposent que ce phénomène ait évolué plusieurs fois dans diverses formes de vie et que de nombreux mécanismes d'empreinte restent à découvrir. "Grâce à nos travaux, nous avons pu mettre en évidence un aspect unique de la biologie, une tranche de la grande diversité de la nature", conclut Montgomery. Ordre inversé :la direction de votre ADN peut être aussi importante que le parent dont il provient
