$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
La méiose est l’un des événements les plus importants, les plus rigides et les plus conservés de l’évolution dans les organismes eucaryotes, et elle est essentielle à la gamétogenèse, à la reproduction sexuée, à l’intégrité du génome et à la diversité génétique 1,2,3. Chez les mammifères, les cellules germinales subissent deux divisions cellulaires successives, la méiose I et II, après un seul cycle de réplication de l’ADN. Contrairement aux chromatides sœurs en mitose, les chromosomes homologues dupliqués s’apparient et se séparent en deux cellules filles au cours de la méiose I 4,5. Dans la méiose II, les chromatides sœurs se séparent et se séparent pour former des gamètes haploïdes sans réplication de l’ADN6. Des erreurs dans l’une ou l’autre des deux divisions méiotiques, y compris les défauts d’assemblage du fuseau et la déségrégation chromosomique, peuvent entraîner la perte de gamètes, des syndromes de stérilité ou d’aneuploïdie 7,8,9.
Des études de plus en plus nombreuses ont montré que les moteurs de la famille des kinésines jouent un rôle crucial dans la régulation de l’alignement et de la ségrégation chromosomiques, de l’assemblage du fuseau, de la cytocinèse et de la progression du cycle cellulaire dans les cellules mitotiques et méiotiques10,11,12. Kinesin-7 CENP-E (protéine Centromère E) est un moteur kinétochore dirigé vers une extrémité plus nécessaire à la congression des chromosomes, au transport et à l’alignement des chromosomes, et à la régulation du point de contrôle de l’assemblage du fuseau dans la mitose 13,14,15,16,17,18. Au cours de la méiose, l’inhibition de la CENP-E par l’inhibiteur spécifique GSK923295 entraîne l’arrêt du cycle cellulaire, le désalignement chromosomique, la désorganisation du fuseau et l’instabilité du génome dans les cellules spermatogènes19. Les schémas de localisation et la dynamique de la CENP-E aux centromères des spermatocytes en division indiquent que la CENP-E interagit avec les protéines kinétochores pour l’assemblage séquentiel des centromères au cours de la méiose I20,21. Dans les ovocytes, CENP-E est nécessaire pour l’alignement chromosomique et l’achèvement de la méiose I13,22,23. L’injection d’anticorps ou de morpholino de CENP-E entraîne un désalignement des chromosomes, une orientation anormale des kinétochores et un arrêt de la méiose I dans les ovocytes de souris et de drosophile 23. Par rapport aux rôles essentiels de la CENP-E dans la mitose, les fonctions et les mécanismes de la CENP-E dans la méiose restent largement inconnus. Les mécanismes détaillés de la CENP-E dans la conférence chromosomique et la stabilité du génome dans les cellules méiotiques mâles restent à clarifier.
La spermatogenèse est un processus physiologique complexe et de longue durée, impliquant la prolifération séquentielle de la spermatogonie, la méiose et la spermiogenèse. Par conséquent, l’ensemble du processus est extraordinairement difficile à reproduire in vitro chez les mammifères et d’autres espèces24,25. Il est impossible d’induire la différenciation des spermatocytes après le stade pachytène in vitro. Les études sur les divisions méiotiques masculines ont généralement été limitées à des analyses expérimentales de la prophase méiotique précoce25,26. Malgré de nombreux efforts technologiques, y compris la culture à court terme des spermatocytes27,28 et les méthodes de culture d’organes25, il existe peu de méthodes efficaces pour étudier la division méiotique masculine. De plus, la délétion génétique de gènes essentiels entraîne généralement un arrêt du développement et une létalité embryonnaire. Par exemple, les embryons de souris dépourvus de CENP-E ne parviennent pas à s’implanter et ne peuvent pas développer une implantation passée29, ce qui constitue un obstacle dans les études mécanistes de la CENP-E dans la méiose. Pris ensemble, l’établissement d’un système pratique et réalisable pour étudier la division méiotique masculine peut grandement promouvoir le domaine de recherche de la méiose.
L’inhibiteur perméable aux petites cellules est un outil puissant pour étudier les moteurs de kinésine dans la division cellulaire et les processus de développement. L’inhibiteur allostérique, GSK923295, se lie spécifiquement au domaine moteur CENP-E, bloque la libération d’ADP (adénosine diphosphate), et stabilise finalement les interactions entre CENP-E et les microtubules30. Dans cette étude, un modèle murin d’inhibition in vivo est présenté par chirurgie abdominale et injection testiculaire de GSK923295. L’inhibition de la CENP-E entraîne un désalignement chromosomique dans la métaphase I des spermatocytes primaires. De plus, l’inhibition de la CENP-E entraîne l’arrêt méiotique des spermatocytes et la perturbation de la spermatogenèse. Une série de protocoles sont décrits pour les analyses des spermatocytes et peuvent être appliqués pour observer les microtubules du fuseau méiotique, les chromosomes homologues et les organites subcellulaires dans les spermatocytes. Notre méthode d’inhibition in vivo est une méthode efficace pour les études de la division méiotique et de la spermatogenèse.