RÉSUMÉ
Les tissus des organismes multicellulaires sont formés de cellules individuelles spécialisées qui communiquent entre elles et façonnent les organes de manière déterminante. Cependant, dans certains tissus, les cellules partagent directement certains de leurs constituants internes, formant une architecture tissulaire appelée syncytium. Les syncytia peuvent résulter de deux processus distincts : Un premier processus implique la fusion des cellules: c’est le cas du muscle squelettique qui permet aux animaux de bouger. L’autre processus repose sur un blocage de la dernière étape menant à la division des cellules, laissant ainsi les deux cellules résultantes connectées l’une à l’autre. Il est intéressant de noter que ce dernier mécanisme de formation de syncytium est utilisé par les cellules germinales de tous les animaux étudiés à ce jour, ce qui suggère que ce type de cellules peut nécessiter une telle architecture pour fonctionner correctement. Le groupe du Dr Labbé de l’Institut de recherche en immunologie et en cancérologie (IRIC) de l’Université de Montréal étudie les cellules germinales d’un petit ver nématode, appelé Caenorhabditis elegans, afin de comprendre comment les architectures syncytiales sont formées et maintenues chez tous les animaux.

Un article co-écrit par Jack Bauer, étudiant au PhD et Dr Jean-Claude Labbé, chercheur à l’Université de Montréal.

Le laboratoire de toxicologie de la grossesse du Pre Cathy Vaillancourt, du Centre INRS-Institut Armand-Frappier, vise à identifier les mécanismes d’action de la mélatonine au niveau du placenta. Un article de Fatma Kharrat, étudiante à la maîtrise au laboratoire du Pre Cathy Vaillancourt.

La grossesse est une étape critique de la vie, durant laquelle plusieurs processus physiologiques sont modifiés. C’est aussi un état de stress oxydatif croissant (Myatt et al., 2004). Longtemps décrite comme la régulatrice des rythmes circadiens (Zhdanova et al., 2005), la mélatonine est aussi de plus en plus évoquée comme une molécule protectrice des cellules. En effet, elle possède différentes propriétés lui permettant d’exercer son puissant pouvoir antioxydant (Galano et al., 2013). En outre, la mélatonine est plus efficace dans la lutte contre les radicaux libres que les autres antioxydants naturels ou chimiquement synthétisés connus (Martin et al., 2000; Reiter et al., 2009). La mélatonine possède une caractéristique unique : une distribution omniprésente. Grâce à son caractère amphiphile, à la fois hydrophile et lipophile, il n’y a pas de barrières morphophysiologiques pour cette molécule! Elle passe facilement entre les compartiments cellulaires et a accès aux sites de production majeurs des Espèces Réactives de l’Oxygène (EROs) comme la mitochondrie, où on a même démontré qu’elle y est produite.

Les métabolites de la mélatonine sont aussi des piégeurs (scavengers) d’EROs. La mélatonine est la progénitrice d’une série de neutralisateurs de radicaux libres fonctionnant en cascade afin de prévenir les dommages causés par les EROs (Tan et al., 2002; Sagrillo-Fagundes et al., 2014). De cette manière, la mélatonine agit de façon directe sur les radicaux libres, mais elle peut aussi agir de façon indirecte, via l’activation de ses récepteurs qui stimulent l’expression des enzymes antioxydantes (Richter et al., 2009; Rodriguez et al., 2004).

L’équipe du Pre Vaillancourt s’intéresse à l’étude du fonctionnement de la mélatonine au niveau du placenta. Son équipe a découvert que la mélatonine est produite par les cellules trophoblastiques du placenta, qui expriment également ses récepteurs MT1 et MT2. La mélatonine agit de manière autocrine, intracrine et paracrine au niveau de cet organe (Lanoix et al., 2008; Sagrillo-Fagundes et al., 2014). En 1991, l’équipe de Kivela et al., a démontré une augmentation des niveaux de mélatonine dans le sang maternel durant la grossesse. Les travaux de l’équipe du Pre Vaillancourt suggèrent que cette augmentation serait due à la production placentaire de mélatonine (Lanoix et al., 2008). En situation de stress oxydatif, générée par une hypoxie/réoxygénation, la mélatonine protège les cellules placentaires contre les dommages cellulaires. Elle diminue les niveaux d’EROs en les neutralisant et augmente l’expression et l’activité des enzymes antioxydantes, démontrant son action antioxydante au niveau du placenta.

En présence de stress oxydant, la mélatonine protège également les trophoblastes placentaires contre l’induction de l’apoptose (mort cellulaire programmée) via la voie mitochondriale. En effet, l’équipe du Pre Vaillancourt a déjà démontré que la mélatonine maintenait l’équilibre entre les espèces pro- et antioxydantes, empêchant la mort cellulaire par apoptose (Lanoix et al., 2013).

La mélatonine une « tueuse intelligente ».

Une action antitumorale de la mélatonine a été démontrée dans les cellules cancéreuses (Mediavilla et al., 2010). Dans le cancer hépatique (Zha et al., 2011), le cancer rénal (Um et al., 2010) et les mélanomes (Kim et al., 2014), la mélatonine exerce une action pro-apoptotique : un effet contraire à celui qu’elle exerce dans les cellules saines, ce qui est fascinant ! En effet, elle a une action pro-oxydante, en induisant le stress oxydatif au niveau des cellules cancéreuses, les menant ainsi à la mort par apoptose (Casado-Zapico et al., 2010 ; Dziegiel et al., 2003). Cependant, cette action de la mélatonine n’a jamais été étudiée dans les cellules tumorales placentaires.

Le laboratoire du Pre Vaillancourt souhaite élucider l’action anti-cancéreuse de la mélatonine au niveau du placenta en utilisant un modèle de choriocarcinome placentaire, les cellules BeWo.

Les cellules BeWo, comme les trophoblastes placentaires sains, synthétisent la mélatonine et expriment ses récepteurs (Lanoix et al., 2006; 2008; Soliman et al., 2015). Jusqu’à présent, notre équipe a démontré que les cellules BeWo réagissent différemment à la mélatonine en comparaison avec les cellules saines. Nous avons, entre-autres, démontré une action pro-apoptotique de cette indolamine par une perte du potentiel membranaire mitochondrial (Lanoix et al., 2012).

Les travaux actuels dans notre laboratoire portent sur le mécanisme par lequel la mélatonine exerce un effet pro-oxydant dans les cellules tumorales. Nos résultats préliminaires montrent que la mélatonine augmente les niveaux d’EROs dans les cellules BeWo. Elle augmente aussi l’expression de la Xanthine Oxydase, une enzyme pro-oxydante considérée comme le générateur majeur d’EROs. De plus, la mélatonine augmente les niveaux d’expression des enzymes antioxydantes (catalase, glutathione peroxydase, superoxydes dismutases…). Dans les cellules BeWo, la mélatonine augmente la peroxydation des lipides et la carbonylation des protéines; des dommages cellulaires causés par le stress.

Mais comment cette molécule intelligente peut-elle exercer des effets complètement inverses selon le type de cellule qu’elle rencontre ? La poursuite de nos travaux permettra de répondre à cette question et de mieux comprendre la dualité d’action de la mélatonine sur les cellules saines versus tumorales.

Un projet de collaboration entre le Dr Daniel Bernard, McGill University et le Dr Pierre Miron, président et fondateur de FERTILYS, un partenaire industriel du RQR.

Successful in vitro maturation of oocytes in a woman with gonadotropin-resistant ovary syndrome associated with a novel combination of FSH receptor gene variants: a case report. C. Flageole, C. Toufaily, D. J. Bernard, S. Ates, V. Blais, S. Chénier, M. Benkhalifa & P. Miron. J Assist Reprod Genet. 2019 Jan 5

Le Syndrome de résistance ovarienne aux gonadotrophine (SROG) est un rare cas d’hypogonadisme hypergonadotrope.

Lorsque ce syndrome est accompagné en plus d’une infertilité, cela représente un défi majeur aussi bien d’un point de vue diagnostique que thérapeutique.

Un couple est venu consulter au centre d’aide médicale à la procréation FERTILYS pour obtenir un 2^ème avis médical. La patiente est alors âgée de 31 ans et son conjoint de 36 ans. Leur passé médical indique une infertilité depuis 2 ans. La patiente observe aussi un allongement progressif de ses cycles menstruels pouvant aller jusqu’à 45 jours. Elle est aussi diagnostiquée pour une hypothyroïdie bien contrôlée par du Synthroïd, un médicament prescrit pour les troubles de la thyroïde. Les analyses effectuées antérieurement suggéraient une insuffisance ovarienne prématurée. Basé sur ce diagnostic, le couple s’était vu offrir comme seule alternative le recours au don d’ovocytes.

Des analyses plus poussées ont été réalisées au centre FERTILYS mettant en évidence des niveaux de FSH élevés (62, 43 et 55 UI/L), de manière contradictoire des niveaux d’AMH normaux (3,14 ng/ml) et un compte folliculaire antral par échographie également normal (n=13). Des analyses génétiques ont aussi été effectuées telles qu’un caryotype, un génotypage du locus FRAXA et des tests auto-immunes qui se sont tous révélés normaux.

La présentation clinique de la patiente était singulière. Elle présentait une dysfonction ovulatoire complètement désordonnée avec la présence de gros follicules en début de cycle et une absence pourtant totale de réponse à des doses élevées de gonadotrophines exogènes (traitement de stimulation ovarienne). Une maturation in vitro (MIV) d’ovocytes a donc été proposée au couple. Six ovocytes ont été recueillis par ponction folliculaire puis mûris en laboratoire jusqu’à 48 heures. Une fois le stade de métaphase II atteint, les ovocytes ont été fécondés par micro-injection de spermatozoïdes (ICSI). Un embryon de huit cellules de grade 1 (bonne qualité) a été transféré au 3^ème jour post-ovulatoire. Après une grossesse sans difficulté, la patiente a donné naissance à un garçon en bonne santé.

Figure 1: Echographie transvaginale effectuée à 6 semaines et 6 jours de grossesse, montrant une grossesse intra-utérine normale.

Des tests génétiques plus élaborés (panel génétique pour insuffisance ovarienne prématurée) ont permis de mettre en évidence la présence de deux mutations hétérozygotes sur le récepteur de la FSH (RFSH), l’hormone qui permet la croissance des follicules . La première mutation, appelée I160T, est une variante pathologique déjà décrite dans la littérature et elle est clairement associée avec un SROG lorsque la mutation est homozygote. Par contre la deuxième mutation N558H, elle, n’a jamais été identifiée jusqu’à ce jour.

L’impact de la deuxième mutation est encore inconnu à ce jour, mais l’acide aminé associé à cette mutation est hautement conservé entre les espèces. D’autre part les analyses in silico révèlent que cette altération est délétère et que la structure et/ou la fonction du récepteur à la FSH pourrait être affectée par cette mutation. Plus précisément, la mutation se trouve dans la 3^ème boucle intracellulaire du récepteur, qui est impliquée dans la liaison avec une molécule présente à l’intérieur de la cellule, appelée protéine G, importante dans la transduction du signal de la FSH sur son récepteur.

Figure 2: Gène du récepteur de la FSH, localisé sur le bras court du chromosome 2 où les deux mutations de la patiente sont annotées. La mutation Ile160Thr est localisée sur l’exon 6 et la mutation Asn558His est localisée sur l’exon 10.

GnHTD=gonadotropin hormone transmembrane domain.

Comme déjà mentionné, contrairement à la mutation I160T, la mutation N558H n’avait jamais été identifiée auparavant. Les laboratoires des Drs Pierre Miron et Daniel Bernard se sont donc associés afin d’étudier l’effet de cette nouvelle mutation au niveau fonctionnel. Des analyses in silico prédisent que cette variante pourrait endommager la structure et la fonction du RFSH. L’équipe du Dr Bernard a introduit les deux mutations individuellement dans des vecteurs d’expression (outils biologiques qui permettent l’expression d’une protéine spécifique) pour le RFSH.  Le  récepteur de type sauvage (sans mutation) est localisé au niveau membranaire et son activation par FSH induit des cascades de différentes molécules de signalisation menant à une augmentation de la production d’un second messager appelé AMP cyclique (AMPc) et à l’activation de la protéine CREB, dont le rôle est d’activer certains gènes. Les effets de la nouvelle mutation sur ces cascades signalétiques ont été comparés au récepteur de type sauvage ainsi qu’à la mutation I166T déjà décrite. Les résultats ont montré qu’en présence de la mutation I166T déjà décrite comme délétère, l’ajout de FSH n’active pas le système AMPc/CREB. Par contre, en présence de la nouvelle mutation N558H, l’activation du système AMPc/CREB ainsi que sa localisation sur la membrane cellulaire sont identiques lorsque comparés au récepteur sauvage. Bien que ces résultats suggèrent que la mutation N558H n’affecte pas le récepteur de la FSH, il est cependant toujours possible qu’elle affecte des fonctions qui n’ont pas été investiguées.

Figure 3: Récepteur de la FSH, montrant la localisation des deux mutations d’intérêt, I160T et N558H. Figure adaptée de Beau et al.  J Clin Invest. 1998 Oct 1;102(7):1352-9.

En conclusion, grâce aux efforts du laboratoire du Dr Pierre Miron, il a été montré que la MIV devrait toujours être offerte en première ligne chez les femmes infertiles avec un SROG, plus particulièrement en présence de mutations dans le récepteur de la FSH. La mutation N558H observée dans la 3^ème boucle intracellulaire du récepteur, est une nouvelle découverte mais son rôle dans la fonctionnalité du récepteur, s’il existe, n’a pas été résolu et nécessite d’autres investigations.

Le RQR est fier d’avoir pu mettre en contact les Drs Pierre Miron et Daniel Bernard et qu’une nouvelle collaboration ait ainsi pu s’établir grâce au réseau.

Aittomaki, K., et al., Clinical features of primary ovarian failure caused by a point mutation in the follicle-stimulating hormone receptor gene. J Clin Endocrinol Metab, 1996. 81(10): p.3722-6.

Huhtaniemi, I.T. and K. Aittomaki, Mutations of follicle- stimulating hormone and its receptor: effects on gonadal function. Eur J Endocrinol, 1998. 138(5): p. 473-81.

Bramble, M.S., et al., A novel follicle-stimulating hormone receptor mutation causing primary ovarian failure: a fertility application of whole exome sequencing. Hum Reprod, 2016. 31(4): p. 905-14.

Binder, H., et al., Assessment of FSHR variants and antimullerian hormone in infertility patients with a reduced ovarian response to gonadotropin stimulation. Fertil Steril, 2012. 97(5): p.1169-75.

Binder, H., et al., Association of FSH receptor and CYP19A1 gene variations with sterility and ovarian hyperstimulation syndrome. Reproduction, 2008. 135(1): p. 107-16.

Beau et al. A novel phenotype related to partial loss of function mutations of the follicle stimulating hormone receptor. J Clin Invest. 1998 Oct 1;102(7):1352-9.

Deux prix ont été remis, lors du 11^ème Symposium du RQR en novembre dernier, à deux membres s’étant démarqués pour leur implication au niveau des utilisateurs. Les récipiendaires sont la Dre Cathy Vaillancourt de l’INRS- Institut Armand Frappier et Bélinda Crobeddu, étudiante au doctorat à l’ l’INRS- Institut Armand Frappier.

Par mobilisation des connaissances, on sous-entend que ce sont des activités qui sont destinées aux utilisateurs finaux et pas seulement à la communauté scientifique.

On parle donc de vulgarisation scientifique pour rendre la biologie de la reproduction accessible aux utilisateurs soit:

• le grand public,
• les compagnies pharmaceutiques et biotechnologiques,
• les vétérinaires, 
• les médecins cliniciens,  
• le gouvernement, 
• et les autres cibles appropriées. 

Au nom de tous les membres du RQR, félicitations aux deux récipiendaires!

Dr Claude Robert, directeur du Comité de mobilisation des connaissances, a récompensé Bélinda Crobeddu pour ses implications au niveau des utilisateurs finaux de la recherche en biologie de la reproduction, lors du 11^ème Symposium annuel du RQR.

• 10 – 11 mai 2019 : 24 heures de science. Le thème de cette année: « La Terre de demain ». Comme tous les ans, le RQR souhaite participer à cet évènement. Si vous souhaitez proposer une activité, contactez Charlène Rico, gestionnaire du RQR à charlene.rico@umontreal.ca

Les recherches en cours dans le laboratoire du Dr Serge McGraw, du Centre de Recherche en Reproduction et Fertilité (CRRF) de l’Université de Montréal, permettent d’identifier précisément les déficiences induites par l’exposition prénatale à l’alcool sur les jeunes embryons.

Les premières étapes du développement embryonnaire sont critiques afin d’assurer la survie et la santé de l’embryon. Par conséquent, toute perturbation pendant cette période peut entraîner de graves conséquences chez le futur nouveau-né. Notamment, une mauvaise mise en place du programme épigénétique embryonnaire au cours de ces premiers jours aura des effets délétères au niveau de divers processus clés dans le développement de l’embryon.

Une étape cruciale dans l’établissement de ce programme est une vague de reprogrammation des profils de méthylation de l’ADN, qui s’entame suite à la fécondation de l’ovule. La méthylation de l’ADN est, entre autres, impliquée dans la répression de la transcription, la stabilité du génome et l’inactivation du chromosome X. Cette modification se fait par l’entremise d’enzymes spécifiques, appelées méthyltransférases (ou DNMTs) et se produit à des endroits spécifiques de l’ADN, plus précisément sur les séquences cytosines-guanines (CpG)(Canovas and Ross 2016; McGraw et al, 2018). Pendant la vague de reprogrammation, la grande majorité des profils de méthylation de l’ADN du génome sont effacés (sauf au niveau de certaines séquences clés où le maintien de la méthylation est essentiel).

A la suite de son implantation dans l’utérus, le jeune embryon établira ses propres marques de méthylation d’ADN afin d’acquérir une indépendance épigénétique pour réguler lui-même l’expression de gènes importants pour des processus développementaux telle que la différenciation cellulaire. La période de reprogrammation épigénétique est une période extrêmement dynamique, se produisant essentiellement pendant la première semaine de vie de l’embryon (Reik, Dean, and Walter 2001; Messerschmidt, Knowles, and Solter 2014).

Plusieurs études ont démontré que cette période est sensible aux perturbations provenant de l’environnement extérieur ou aux dérèglements génétiques. Des expositions néfastes provenant de l’environnement maternel (e.g., nutrition, prise de drogue ou de médicaments, etc.) ou certaines mutations dans des gènes clés (e.g., DNMT3a) peuvent engendrer des erreurs dans le paysage épigénétique embryonnaire. Ces erreurs ont le potentiel d’être perpétuées au cours du développement et avoir diverses conséquences sur la santé de l’enfant (e.g., troubles neurodéveloppementaux)(Watkins, Lucas, and Fleming 2010).

L’équipe du Dr Serge McGraw étudie les conséquences néfastes associées à une perturbation au niveau de la vague de reprogrammation de la méthylation de l’ADN. Entre autres, ils veulent déterminer les répercussions d’une exposition prénatale à l’alcool pendant la période préimplantatoire.

En effet, vu le nombre important de grossesses non-planifiées (environ 40%, 85 millions par an à travers le monde (Sedgh, Singh, and Hussain 2014),  de nombreuses femmes exposent précocement leurs jeunes embryons à des niveaux aigus d’alcool, par ignorance, au cours des premières semaines de gestation. L’alcool est d’ailleurs reconnu pour inhiber le fonctionnement des enzymes DNMTs en plus d’interférer dans le métabolisme du folate et de l’homocystéine / méthionine (Kobor and Weinberg 2011; Varela-Rey et al. 2013). Cela a pour conséquence de réduire la disponibilité en groupements méthyles nécessaires lors de la reprogrammation épigénétique. Le Dr McGraw utilise la souris comme modèle afin de déterminer les déficiences phénotypiques, moléculaires et cognitives permanentes initiées par l’exposition prénatale des jeunes embryons à l’alcool. Une ancienne doctrine en toxicologie favorise le concept de « tout ou rien », signifiant qu’une exposition néfaste lors de l’organogenèse entraînera soit la mort embryonnaire ou aucune conséquence. Les travaux du Dr McGraw démontrent plutôt qu’une exposition à l’alcool pendant cette période a des conséquences néfastes sur l’embryon, sans toutefois entraîner sa mort. D’ailleurs ses résultats confirment que cette exposition entraîne la dérégulation des profils de méthylation d’ADN dans le cerveau embryonnaire à mi-gestation ainsi qu’une augmentation d’anomalies morphologiques (e.g., retards de croissance, difformités du cerveau). De plus, les plus récentes expériences démontrent que ces conséquences moléculaires ont des impacts à long terme sur les fonctions cognitives du cerveau puisque les souris adultes ont divers déficits de mémoire et d’habiletés sociales et ce, même sur des souris à l’apparence normale.

L’environnement auquel est exposé l’embryon au cours de ses premiers jours de vie peut jouer un rôle majeur dans la santé à long terme de l’enfant par le biais de la perturbation des mécanismes épigénétiques. En modélisant les effets néfastes d’une exposition maternelle à l’alcool grâce à des outils informatiques, l’équipe du Dr McGraw espère comprendre comment des erreurs induites dans le programme épigénétique embryonnaire peuvent mener à l’apparition de troubles neurodéveloppementaux et s’il est possible de les corriger éventuellement.

Références

Canovas, S., and P. J. Ross. 2016. ‘Epigenetics in preimplantation mammalian development’, Theriogenology, 86: 69-79.

Kobor, M. S., and J. Weinberg. 2011. ‘Focus on: epigenetics and fetal alcohol spectrum disorders’, Alcohol Res Health, 34: 29-37.

Legault, L. M., V. Bertrand-Lehouillier, and S. McGraw. 2018. ‘Pre-implantation alcohol exposure and developmental programming of FASD: an epigenetic perspective’, Biochem Cell Biol, 96: 117-30.

Legault, Lisa-Marie. 2018. ‘Identification de dérèglements épigénétiques embryonnaires associés à une exposition prénatale à l’alcool pendant la période préimplantatoire’. Mémoire de maîtrise.

Messerschmidt, D. M., B. B. Knowles, and D. Solter. 2014.  ‘DNA  methylation dynamics  during epigenetic  reprogramming  in the germline and preimplantation embryos’, Genes Dev, 28: 812-28. Reik, W., W. Dean, and J. Walter. 2001. ‘Epigenetic reprogramming in mammalian development’, Science, 293: 1089-93.

Sedgh, G., S. Singh, and R. Hussain. 2014. ‘Intended and unintended pregnancies worldwide in 2012 and recent trends’, Stud Fam Plann, 45: 301-14.

Varela-Rey, M., A. Woodhoo, M. L. Martinez- Chantar, J. M. Mato, and S. C. Lu. 2013. ‘Alcohol, DNA methylation, and cancer’, Alcohol Res, 35: 25-35.

Watkins, A. J., E. S. Lucas, and T. P. Fleming. 2010. ‘Impact of the periconceptional environment on the programming of adult disease’, J Dev Orig Health Dis, 1: 87-95.

Sources de financement :  SickKids Foundation, Centre de recherche du CHU Ste-Justine, Université de Montréal.

Support salarial :  Instituts de recherché en santé du Canada (bourse d’étude à LM.  Legault), Fonds de recherche  du Québec – Santé Junior 1 (S. McGraw).

Nouvelles thérapies, tests de dépistage de drogues, modèles de maladies et même la promesse de production d’organes pour l’homme : ce sont tous des exemples du potentiel illimité des porcs en recherche. Laboratoire du Dr Vilceu Bordignon, McGill University.

Bien que les souris soient les modèles animaux les plus utilisés en recherche, les porcs ont davantage de similitudes anatomiques, physiologiques, métaboliques et génétiques avec les humains. Depuis la domestication des animaux, l’intervention humaine, grâce à des programmes de sélection, a permis l’établissement de différentes races de porcs. Outre les races spécialisées en production alimentaire, des races plus petites (miniatures et micro-porcs) ont également été sélectionnées. Leur utilisation en recherche biomédicale a considérablement augmenté ces dernières années, principalement en raison des avantages qu’ils présentent en ce qui concerne la taille et l’entretien, par rapport aux races de taille régulière.

Construction des modèles

Les porcs offrent de nombreuses applications intéressantes, y compris la recherche sur les cellules souches, l’ingénierie tissulaire et la xénotransplantation. La combinaison de nouvelles méthodes de biologie moléculaire, d’outils d’édition du génome et de technologies de la reproduction, telles que la production d’embryons in vitro et le transfert nucléaire de cellules somatiques (TNCS ou clonage), peut maintenant être appliquée pour créer des porcs génétiquement modifiés (réguliers et minipigs).

En effet, plusieurs groupes de recherche ont utilisé avec succès ces méthodes chez les porcs réguliers et les minipigs. Les outils d’édition du génome, incluant le système CRISPR/Cas, ont permis de faire des manipulations précises dans des gènes spécifiques de cellules, de zygotes et d’embryons en développement.

L’équipe du Dr Bordignon étudie la reprogrammation des cellules somatiques, le développement de l’ovocyte et de l’embryon, et utilise le transfert nucléaire de cellules somatiques (TNCS), les technologies embryonnaires in vitro et le système CRISPR/Cas afin de créer des modèles uniques pour étudier le développement, le stress, le métabolisme et les conditions dégénératives.

Le système CRISPR/Cas (Figure 1) comprend la nucléase Cas9, qui clive l’ADN, et un ARN simple guide (ARNsg ou single guide RNA), qui détermine le site spécifique du génome qui doit être clivé par Cas9. Le système peut être administré aux zygotes par microinjection cytoplasmique (au travers la membrane) ou pronucléaire (dans le noyau). Dans les embryons produits par clonage, il est possible de modifier le génome en induisant le système CRISPR/Cas soit dans la cellule du donneur nucléaire avant le transfert nucléaire, soit dans les zygotes reconstruits après clonage.

Xénotransplantation

Les principales préoccupations entourant la xénotransplantation tournent autour de la transmission d’agents infectieux, ainsi que le rejet de tissu/organe. Cependant, ces défis peuvent être résolus par l’édition et l’ingénierie du génome du porc. Les rétrovirus endogènes porcins (porcine endogenous retroviruses ou PERVs) sont présents dans l’ADN du porc comme provirus inactifs qui peuvent devenir actifs chez d’autres espèces. En 2015, les chercheurs ont pu inactiver 62 PERVs dans des embryons de porc en utilisant le système CRISPR/Cas. De plus, de nombreux modèles porcins ont déjà été créés pour aborder la problématique des rejets de tissus/organes, qui comprend l’inactivation de l’épitope α-Gal, une des principales causes de rejet des tissus. De nouvelles études combinant à la fois l’inactivation des agents infectieux et l’atténuation des réactions hyper aigües de rejet ont poussé la xénotransplantation un peu plus près de la réussite.

Production d’organes humains chez le porc

En dépit de la grande promesse de xénotransplantation, la génération d’organes dérivés du porc pour l’utilisation chez les humains est toujours une question discutable. Parallèlement, des chercheurs ont exploré la création d’organes donneurs non immunogènes chez des porcs en utilisant des cellules souches humaines pluripotentes induites (human induced pluripotent stem cells ou hiPSCs). Cette technologie pourrait devenir une réalité dans les années à venir. En effet, des découvertes récentes ont démontré la formation de chimères en utilisant des hiPSCs injectées dans des embryons porcins. Cette technique pourrait ouvrir une nouvelle perspective afin de contourner la pénurie de cellules/organes pour la transplantation.

Préoccupations éthiques

La plus grande limitation n’est pas nécessairement la capacité de générer des modèles animaux génétiquement modifiés qui sont efficaces pour la recherche, mais de trouver un équilibre adéquat entre les objectifs de recherche et d’éviter aux animaux des souffrances ou de la détresse inutiles. Ceci est encore plus important lorsqu’on considère des manipulations spécifiques du génome qui sont connues pour aboutir à une maladie et/ou un inconfort significatif pour les animaux.

Conclusion

Le porc est un modèle biomédical remarquable qui gagne l’approbation et la reconnaissance en raison de ses similitudes avec les humains. D’innombrables applications peuvent être dérivées de modèles porcins. Malgré tous les avantages potentiels, de nombreux obstacles, à la fois biologiques et éthiques, demeurent à résoudre.

Références

Dooldeniya, M.D., and Warrens, A.N. (2003). Xenotransplantation: where are we today? J R Soc Med 96, 111-117.

Gutierrez, K., Dicks, N., Glanzner, W.G., Agellon, L.B., and Bordignon, V. (2015). Efficacy of the porcine species in biomedical research. Front Genet 6, 293.

Prather, R.S., Lorson, M., Ross, J.W., Whyte, J.J., and Walters, E. (2013). Genetically engineered pig models for human diseases. Annual review of animal biosciences 1, 203-219.

Walters, E.M., Wolf, E., Whyte, J.J., Mao, J., Renner, S., Nagashima, H., Kobayashi, E., Zhao, J., Wells, K.D., Critser, J.K., et al. (2012). Completion of the swine genome will simplify the production of swine as a large animal biomedical model. BMC Med Genomics 5, 55.

Wu, J., Platero-Luengo, A., Sakurai, M., Sugawara, A., Gil, M.A., Yamauchi, T., Suzuki, K., Bogliotti, Y.S., Cuello, C., Morales Valencia, M., et al. (2017). Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell 168, 473-486 e415.

Yang, L., Guell, M., Niu, D., George, H., Lesha, E., Grishin, D., Aach, J., Shrock, E., Xu, W., Poci, J., et al. (2015). Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs). Science 350, 1101-1104.

24 heures de science du RQR – Modification du code génétique: jusqu’où peut-on aller?

Le 24 heures de science c’est une journée d’activités en science et en technologie qui s’adresse aux publics de tous les âges, se déroule partout au Québec et dont la durée des activités varie de une heure à 24 heures. L’objectif est de favoriser les rencontres entre les chercheurs et le grand public, de stimuler l’intérêt général pour les sciences et les technologies et de promouvoir les carrières scientifiques auprès des jeunes.

Cette année, le thème proposé est « Science et fiction ». Clonage, édition de gènes, thérapie génique : ce qui paraissait de la science-fiction il y a à peine 50 ans est peut-être déjà devenu réalité!

Ainsi, le RQR vous invite à venir discuter de l’édition de gènes avec la Dre Vardit Ravitsky, membre du RQR et professeure à l’Université de Montréal. En quoi consiste la technique? Quelles sont les applications en biologie de la reproduction? Quels sont les questions éthiques soulevés par cette nouvelle technologie?

L’activité est gratuite et aura lieu au CHU SteJustine à Montréal le samedi 13 mai de 13h30 à 15h. Pour plus d’informations ou pour vous inscrire, veuillez communiquer avec la gestionnaire par courriel au j.blouin@umontreal.ca ou par téléphone au (450) 773-8521 poste 8286.

Prix du RQR pour la mobilisation des connaissances

Deux prix de 400$ chacun ont été remis, lors du 9^e Symposium du RQR en novembre dernier, à deux membres s’étant démarqués pour leur implication au niveau des utilisateurs. Les récipiendaires sont la Dre Géraldine Delbès de l’INRS et Phanie L. Charest, étudiante à la maitrise à l’Université Laval.

Par mobilisation des connaissances, on sous-entend que ce sont des activités qui sont destinées aux utilisateurs finaux et non seulement à la communauté scientifique. On parle donc de vulgarisation scientifique pour rendre la biologie de la reproduction accessible aux utilisateurs soit :

• le grand public,
• les cies pharmaceutiques et biotechnologiques,
• les vétérinaires,
• les médecins cliniciens,
• le gouvernement,
• et les autres cibles appropriées.

La Dre Delbès s’est démarquée grâce à sa participation à des activités destinées au grand public comme le Festival Pint of Science Canada. Elle a également participé à la capsule du RQR intitulée « Au coeur de l’expertise en reproduction humaine et animale » à l’émission « Quoi de neuf chercheur » au Canal Savoir.
Phanie s’est impliquée en donnant des conférences et des ateliers s’adressant à des vétérinaires pathologistes et toxicologistes ainsi qu’à des techniciens en santé animale.

Au nom de tous les membres du RQR, félicitations aux deux récipiendaires!

Origine du virus, vecteurs responsables, symptômes de la maladie et corrélation avec la microcéphalie du nourrisson – par Julie Blouin, gestionnaire du RQR

Le virus Zika a été isolé pour la première fois en 1947, chez un singe rhésus dans la Zika Forest située au Ouganda en Afrique par des scientifiques qui menaient des recherches sur la fièvre jaune. En 1952, un premier cas a été détecté chez l’humain et des cas sporadiques (environ 14 cas documentés) ont ensuite été détectés dans les années qui suivirent.

Résumé des sujets abordés lors de la rencontre entre vétérinaires, médecins cliniciens, chercheurs et compagnies pharmaceutiques/biotechnologiques qui s’est tenue le 25 mai dernier à la Faculté de médecine vétérinaire de l’Université de Montréal à St-Hyacinthe.

L’objectif de la rencontre était d’établir et de solidifier les interactions entre les chercheurs du RQR et les utilisateurs finaux pour répondre aux principaux problèmes au niveau de la reproduction et ainsi créer un réseau de synergie pour mieux aborder ensemble ces problématiques.

Frédéric Leduc, Immune Biosolutions

Les anticorps sont au coeur de la majorité des applications biomédicales et de la recherche moderne. Malgré leur importance cruciale à l’avancement des connaissances et à de multiples applications de recherche, diagnostiques et thérapeutiques, il demeure difficile de trouver un anticorps spécifique et adéquat.

Nadia Bergeron, agr. M.Sc., Agrinova

Agrinova, centre collégial de transfert de technologie (CCTT) en agriculture du Collège d’Alma, réalise en ce moment un projet dans le domaine de la reproduction chez la vache laitière avec la compagnie Conception, située à Beaumont au Québec et dont le président fondateur est le Dr Paul Rouillier, membre du RQR.

Dre Dominique Bérubé, directrice du laboratoire de génétique à la Clinique OVO.

Plusieurs études récentes ont démontré que des cellules fœtales intactes, ainsi que de l’ADN fœtal libre, circulent dans le sang maternel. Cependant, les cellules foetales sont en très petites quantités et elles sont difficiles à isoler.