Etude de l'adhésion gamétique par mesure de force : modulation des propriétés d'adhésion par organisation des protéines membranaires

par Antoine Jegou

Thèse de doctorat en Interfaces Physique - Biologie

Sous la direction de Éric Perez.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    La fécondation chez les mammifères se conclut par la succession d'une étape d'adhésion entre les membranes du spermatozoïde et de l'ovocyte et d'une étape de fusion membranaire. Nous proposons une technique expérimentale originale permettant d'étudier les premiers instants de l'adhésion entre un spermatozoïde et un ovocyte de souris dans des conditions proches de la physiologie. A l'aide d'un Biomembrane Force Probe que nous avons adapté aux besoins de la mesure de l'interaction entre deux cellules, nous mesurons l'évolution de la force de traction subie par les deux gamètes au cours de la séparation après leur mise en contact. L'analyse des données obtenues révèle l'existence de deux types de microdomaines à la surface de l'ovocyte, que nous appelons domaine E et V, offrant des propriétés d'adhésion différentes. La tétraspanine CD9 est une protéine transmembranaire de l'ovocyte nécessaire pour la fusion des gamètes et à l'origine de la formation de complexes de protéines. Pour des ovocytes n'exprimant pas CD9, les expériences de mesure de forces d'adhésion indiquent la disparition des domaines E à la surface de l'ovocyte. L'implication de la tétraspanine CD9 est ainsi montrée dès l'étape d'adhésion entre les gamètes. L'ensemble de ces expériences décrit la modulation de l'adhésion gamétique par organisation des récepteurs membranaires de l'ovocyte. Par ailleurs, l'analyse des courbes force-distance met en évidence la possibilité d'étirer des filaments à partir de la membrane de l'ovocyte. Pour une durée d'interaction inférieure à la seconde, la proportion d'événements comportant un unique point d'attachement permet de caractériser la réponse mécanique de l'ovocyte ainsi que d'évaluer l'énergie d'adhésion entre la membrane et le cytosquelette de l'ovocyte. Ce travail montre que l'approche utilisée ici est prometteuse pour décrire les événements moléculaires conduisant à la fécondation.

  • Titre traduit

    Study of gamete adhesion by force measurements : modulation of adhesion properties by the organization of membrane proteins


  • Résumé

    In mammals, fertilization consists in a sequence of biological events that ends with the adhesion and the fusion of two gamete membranes. In this thesis, we develop an experimental technique to study the early stage of the adhesion between a single mouse spermatozoon and an oocyte under physiological conditions. We adapt the Biomembrane Force Probe to the study of gamete interactions and measure the evolution of the traction force between the two cells during the separation phase following a short contact. We show the existence of two types (called "E" and "V") of microdomains at the oocyte surface, which differ in their adhesion properties. The transmembrane protein CD9 tetraspanin, which is expressed by the oocyte, is necessary for the fusion process. It controls the formation of protein complexes. Measurements of the interaction forces show that CD9-null oocytes have no "E" domains. This result shows that CD9 participates in the adhesion from the very onset. Our experiments describe the modulation of gamete adhesion by the organisation of receptors at the oocyte surface. Moreover, for short contact times, single point attachment events allow us to probe the elastic response of the oocyte, to measure its effective membrane viscosity by pulling tethers, and to estimate the adhesion energy between its membrane and its cytoskeleton. The biophysical approach we developed in this thesis is complementary to biological strategies. It appears as a promising tool for the study of adhesion at the molecular level.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (143 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 172 réf.

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