Même les vers ont une horloge de fertilité qui tourne. Les vers plus âgés sont moins efficaces pour réparer les brins d’ADN brisés lors de la fabrication des ovules, ce qui fait partie d’un processus essentiel à la fertilité. Une nouvelle étude menée par des biologistes de l’Université de l’Oregon (UO) suggère une raison possible pour laquelle la reproduction ralentit avec l’âge.
Des chercheurs du laboratoire de Diana Libuda rapportent les résultats dans un article publié le 7 novembre dans Génétique PLOS.
Chaque spermatozoïde ou ovule n’a que la moitié du nombre de chromosomes que l’on trouve dans une cellule normale. Au cours de la méiose, le processus de division cellulaire qui forme les spermatozoïdes et les ovules, les cellules mères doivent diviser uniformément leur ADN. Les coûts d’erreur peuvent être élevés, car les chromosomes mal divisés sont une cause majeure de malformations congénitales.
Pour bien faire les choses, les cellules utilisent une stratégie surprenante : elles cassent délibérément leurs brins d’ADN, puis les réparent.
« C’est l’un des processus les plus étonnants de la biologie », a déclaré Erik Toraason, un ancien étudiant diplômé du laboratoire de Libuda qui a dirigé les travaux. Le processus de réparation « verrouille physiquement les chromosomes ensemble et fournit un point d’organisation » qui garantit que les chromosomes sont divisés de manière égale.
Toraason voulait comprendre comment le vieillissement affecte ces processus. Les œufs perdent leur viabilité relativement tôt dans la durée de vie d’un organisme, mais « la raison pour laquelle ces cellules sont si sensibles au vieillissement n’est pas bien comprise », a déclaré Toraason, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Princeton. « Mais l’un des facteurs considérés comme importants est la réparation du génome, et l’idée que cela pourrait décliner, laissant les ovocytes – les œufs en développement – vulnérables aux défauts. »
Worms s’est avéré être un terrain d’essai idéal pour ces questions. Les vers C. elegans sont généralement hermaphrodites, ce qui signifie que chaque ver produit à la fois des ovules et du sperme. Mais grâce à une mutation génétique qui annule la production de sperme, les chercheurs peuvent créer des vers producteurs d’œufs qui sont fonctionnellement femelles.
Toraason et l’assistante de recherche Vikki Adler ont utilisé cette astuce pour séparer les effets du vieillissement des effets du manque de sperme, ce qui se produit normalement lorsque les vers hermaphrodites vieillissent et entraîne également une baisse de la fertilité.
Le manque de sperme semble affecter la vitesse à laquelle les vers hermaphrodites créent des cassures dans l’ADN de leurs ovules, ont découvert les chercheurs. Mais la capacité à réparer les cassures de l’ADN a diminué avec l’âge, même chez les vers femelles, indépendamment des niveaux de sperme.
« Nous avons constaté que la formation de ruptures est modifiée lorsque vous manquez de sperme, mais la réparation des ruptures n’est affectée que par le processus de vieillissement, pas par le sperme », a déclaré Libuda.
L’équipe ne sait pas encore pourquoi ce processus change avec l’âge, mais au moins pour les vers, cela pourrait être lié à un changement de ressources. Chez les vers qui ont épuisé tout leur sperme, les ovocytes non fécondés deviennent parfois une source de nourriture pour la progéniture. Puisque les ovocytes ne sont pas utilisés pour la reproduction, les vers n’ont plus besoin de dépenser des ressources pour casser et réparer leur ADN.
Plus d’information:
Erik Toraason et al, Le vieillissement et les signaux du sperme modifient la formation et la réparation des ruptures d’ADN dans la lignée germinale de C. elegans, Génétique PLOS (2022). DOI : 10.1371/journal.pgen.1010282