Identification de 56 protéines interagissant avec l’embryon dans l’oviducte bovin

Chez les mammifères, le développement de l'embryon commence dans l'oviducte, un organe tubulaire reliant l'ovaire à l'utérus. L'embryon bovin s’y développe pendant les 4 à 5 jours qui suivent la fécondation, jusqu'au stade de 8-16 cellules (morula) Il est alors en contact étroit avec les cellules épithéliales et leur sécrétion : le fluide tubaire. C’est au contact de ce fluide tubaire que se produisent les premières divisions mitotiques et l'activation du génome embryonnaire* au stade 8 cellules.

Le fluide tubaire est un fluide dynamique et complexe composé de glycosaminoglycanes, de lipides, de petits métabolites, de sels inorganiques et d'un grand nombre de protéines.
Même si les embryons peuvent être produits in vitro en l'absence de ce  fluide, les embryons bovins ou ovins développés dans des oviductes isolés sont de meilleure qualité que leurs homologues développés in vitro en termes de morphologie, d’expression de gènes, de survie post-congélation et de taux de gestation après transfert dans des femelles receveuses.

L’hypothèse est que les protéines contenues dans le fluide tubaire favorisent le développement précoce de l’embryon. L'objectif de cette étude était d'identifier les protéines du fluide tubaire qui interagissent avec l'embryon bovin aux stades 4-6 cellules et jeune morula.

Plus de 400 embryons aux stades 4-6 cellules et jeune morula produits in vitro, ont été incubés ou non (témoins) dans des fluides tubaires recueillis chez des vaches juste après l’ovulation. Toutes les protéines présentes ont été identifiées et quantifiés par spectrométrie de masse à haute résolution dans les deux groupes d'embryons et dans le fluide tubaire utilisé. Une analyse comparative des données de spectrométrie a permis d'identifier 56 protéines présentes dans le fluide tubaire et surabondantes dans les embryons pré-incubés : ces protéines ont été définies comme protéines d’interaction. L'oviductine** (OVGP1) et plusieurs annexines*** (ANXA1, ANXA2, ANXA4), sont parmi les plus abondantes. Il a été observé que certaines protéines n’interagissent avec l'embryon qu’à un stade donné de son développement,  ce qui suggère l’existence d’un processus dynamique de modulation des interactions dans le temps.

Trois des protéines identifiées (OVGP1, ANXA1 et PYGL) ont été localisées par immunomarquage à la fois dans l'espace périvitellin et dans les cellules des embryons pré-incubés dans le fluide tubaire, montrant qu’elles sont capables de traverser la zone pellucide (matrice extra-cellulaire qui entoure l’ovocyte et l’embryon qu’il contient) et d'être internalisées par l'embryon. Une analyse bio-informatique a montré que les protéines interagissant avec l'embryon sont véhiculées par des nanovésicules extracellulaires (ou oviductosomes) et impliquées dans un large éventail de fonctions, essentiellement métaboliques et cellulaires.

Ces données fournissent de nouvelles connaissances sur les protéines impliquées dans le développement préimplantatoire et l'établissement de la gestation chez les bovins. Ces travaux fournissent également des pistes pour  la mise au point d'un milieu de culture mieux adapté aux besoins physiologiques des embryons, afin d’améliorer les taux de gestation obtenus après leur transfert dans une femelle receveuse.

* Après la fécondation, chez les mammifères, le génome de l’embryon nouvellement formé est d’abord inactif : aucune protéine n’est produite. Le développement de l’embryon ne dépend donc que de l’héritage maternel en ARN et en protéines présents dans l’ovocyte et accumulés au cours de la période de croissance et de maturation avant l’ovulation. Le démarrage de la transcription propre à l’embryon, appelé « activation du génome embryonnaire (EGA) », est initié ultérieurement, généralement lorsque l’embryon est encore dans l’oviducte.

**Oviductine : Glycoprotéine de type mucine, de poids moléculaire élevé, présente spécifiquement dans l’oviducte et le fluide tubaire, et qui a une fonction dans la maturation des gamètes, la fécondation et le développement précoce chez certaines espèces de mammifères.

***Annexine : Les annexines (ou lipocortines) sont une famille de protéines à la fois membranaires et sécrétées dans les fluides biologiques, intervenant dans de multiples fonctions de l’organisme, en particulier dans la réponse immunitaire, l'inflammation et l'apoptose.  Elles sont présentes dans de nombreuses cellules eucaryotes.

Ce travail a été financé par INRAE et la coopérative Evolution. Charles Banliat a bénéficié d’une bourse ANRT (N° 2017/0684). Ce travail a également bénéficié de financements de Biogenouest, d’Infrastructures en Biologie Santé et Agronomie (IBiSA) et du Conseil Régional de Bretagne.