La méiose et ses mécanismes

Katja WASSMANN

La reproduction sexuée nécessite la génération de gamètes haploïdes à travers deux divisions méiotiques, appelées méiose I et II. Chez les mammifères et en particulier chez l’humain, la gamétogenèse féminine est très sujette aux erreurs, conduisant à la génération d’ovocytes contenant le mauvais contenu chromosomique.

Les projets de mon groupe visent à disséquer les mécanismes moléculaires sous-jacents aux deux divisions méiotiques en mettant l’accent sur les ovocytes, pour comprendre comment les erreurs se produisent. La question centrale que nous étudions porte sur la manière dont les événements spécifiques à la méiose I sont exécutés uniquement dans la méiose I, et ceux de la méiose II uniquement dans la méiose II.

Mots-clés : Méiose, Ovocytes, Cohésine, Phosphoprotéome, Cycle cellulaire, Aneuploïdie

 

+33 (0)157278148    katja.wassmann(at)ijm.fr    https://www.researchgate.net/profile/Katja-Wassmann

  • Pendant la méiose, les événements clés doivent se produire dans le bon ordre et au bon moment, afin de ne pas compromettre la génération de gamètes sains. Dans nos projets, nous tentons d’élucider les mécanismes de régulation d’événements spécifiques de la méiose avec un accent particulier sur les ovocytes. Le but est de mieux comprendre comment ces événements sont mis en place au bon stade du développement, c’est à dire lors de la méiose I ou II.Spécificités des divisions méiotiques (méiose I et II) :
    • Les chromosomes homologues (chacun composé de deux chromatides sœurs) sont appariés et séparés lors de la méiose I, et les chromatides sœurs lors de la méiose II
    • Les kinétochores (les sites de fixation du fuseau bipolaire) des deux paires de chromatides sœurs sont co-orientés vers le même pôle lors de la méiose I, et biorientés vers les pôles opposés lors de la méiose II (appelés orientation ou attachement mono- et bipolaire, respectivement).
    • Le complexe cohésine, qui maintient ensemble les chromatides sœurs, est retiré par étapes, en premier des bras chromosomiques lors de la méiose I puis des régions centromerique lors de la méiose II.
    • La transition de la méiose I à la méiose II se produit sans phase S intermédiaire

     

    Une spécificité supplémentaire des ovocytes de vertébrés est la nécessité de mettre en place deux arrêts du cycle cellulaire : un avant l’entrée en méiose I, en prophase I, qui dure des décennies chez l’homme ; un deuxième arrêt en métaphase de méiose II, appelé CSF-arrest, pour attendre la fécondation.

     

    La question centrale de nos projets est la suivante :

    Comment se déroulent les deux divisions méiotiques successives sans fusionner les événements spécifiques de la méiose I et de la méiose II ?

     

    Modèles d’étude que nous utilisons en laboratoire :

    La figure 1 montre la progression meiotique chez la levure, la souris et le xenope.

     

     

     

    Projets

    1) Contrôle du cycle cellulaire méiotique, spécificités et niveaux de Cdk-Cycline

     

    Nous pensons qu’une vision globale de la phosphorylation et de la déphosphorylation des substrats des kinases mitotiques est essentielle pour comprendre comment la transition de la méiose I à la méiose II est régulée. Notre but est de disséquer les principes communs régissant les divisions méiotiques., Afin de mieux comprendre cette transition spéciale du cycle cellulaire dans un système modèle simple, nous utilisons actuellement la levure bourgeonnante comme modèle d’étude afin de répondre à cette question. Avec un génome de petite taille, la levure permet de simplifier la complexité d’analyse à laquelle on peut s’attendre dans les ovocytes.

     

    De plus, en utilisant des ovocytes de la grenouille et de la souris, nous étudions les spécificités des cyclines et les différents niveaux d’activité de Cdk pour la mise en place d’événements du cycle cellulaire spécifiques à la méiose. Nous avons découvert qu’au moins deux cyclines de phase M – les cyclines A2 et B3 – occupent des rôles spécifiques qui ne sont pas redondants avec d’autres cyclines. Les deux cyclines ont des fonctions spécifiques à la méiose I et à la méiose II. Nos projets visent à identifier des substrats spécifiques de ces cyclines et les mécanismes moléculaires sous-jacents dans la méiose.

     

    2) Élimination par étapes de la cohésine dans les ovocytes de mammifères

     

    L’élimination par étapes de la cohésine est due au fait que la sous-unité de cohésine Rec8 est protégée du clivage par la protéase Separase au niveau de la région du centromère lors de la méiose I. Par contre en méiose II, Rec8 centromerique n’est plus protégée et est clivée permettant la ségrégation des chromatides sœurs. La protection est due au recrutement de Sgo2 qui recrute la phosphatase PP2A au centromère pour y maintenir Rec8 dans un état déphosphorylé. Cependant, plusieurs questions demeurent ; notamment comment l’activité de la séparase est contrôlée pour être inhibée et activée deux fois, et comment les protéines impliquées dans la protection protègent la cohésine lors de la méiose I  (mais pas dans la méiose II) et ceci uniquement dans la région du centromère.

     

    3) Attachements des kinetochores et analyse des points de contrôle dans les ovocytes de mammifères

     

    Un autre acteur du cycle cellulaire, qui est agi différemment en méiose I et II, sont les points de contrôle. Nous voulons comprendre comment les points de contrôle peuvent reconnaître les bons attachements dans leur propre contexte, c’est-à-dire des attachements monopolaires pour séparer les chromosomes lors de la méiose I et des attachements bipolaires pour séparer les chromatides sœurs lors de la meiose II. De plus, nous examinons si les deux kinétochores sont fonctionnels dans la méiose I lorsqu’ils sont mono-orientés et fusionnés.

 

Nos questions scientifiques :

Responsable :

Katja WASSMANN
Téléphone : +33 (0)157278148
Courriel : katja.wassmann (at) ijm.fr

Membres de l’équipe :

Eulalie Buffin, MCF

Aude Dupré, CR

Sandra Touati, CR

Dunja Čelebić, PhD

Safia El Jailani, PhD

Antoine Langoire-Cassalta, PhD

Damien Cladière, Ingénieur

 

Nikalayevich E., El Jailani S., Cladière D., Gryaznova Y., Fosse C., Touati S.A., Buffin E., and Wassmann K.

Aurora B/C-dependent phosphorylation promotes Rec8 cleavage in mammalian oocytes

Current Biology (2022) doi: 10.1016/j.cub.2022.03.041, in press

 

Gryaznova Y., Keating L.*, Touati S.A.*, Caldière D., El Yakoubi W., Buffin E., and Wassmann K.

Kinetochore individualization in meiosis I is required for centromeric cohesin removal in meiosis II,

EMBO J. (2021) 40, e106797                         (*co second-authors)

 

Mehmet E. Karasu*, Bouftas N.*, Keeney S., and Wassmann K.

Cyclin B3 promotes anaphase I onset in oocyte meiosis,

J Cell Biol. (2019) 218, 1265-1281                            (*co first-authors)

 

Vallot A., Leontiou I., El Yakoubi W., Cladière D., Bolte S., Buffin E.*, and Wassmann K.*+

Tension-induced error correction, and not kinetochore attachment status activates the SAC in an Aurora-B/C-dependent manner in oocytes,

Current Biology (2018) 28, 130-139                            (*co-corresponding authors, + lead author )

 

El Yakoubi W., Buffin E., Cladière D, Gryaznova Y., Berenguer I., Touati S.A., Gómez R. , Suja J.A.,van Deursen J.M., and Wassmann, K.

Mps1 kinase-dependent Sgo2 centromere localization mediates cohesin protection in mouse oocyte meiosis I,

Nature Communications (2017) DOI: 10.1038/s41467-017-00774-3

 

Touati S., Buffin E., Cladière D., Rachez C., Hached K., van Deursen J.M., and Wassmann K.

Mouse oocytes depend on BubR1 for proper chromosome segregation but not prophase I arrest,

Nature Communications (2015) DOI: 10.1038/ncomms7946

 

Chambon J.P., Touati S., Berneau S., Cladière D., Hebras C., Groeme R., McDougall A., and Wassmann K.

The PP2A inhibitor I2PP2A is essential for sister chromatid segregation in meiosis II,

Current Biology (2013) 23, 485-490

 

Touati S., Cladière D, Lister L.M., Leontiou I., Chambon J.P., Rattani A., Böttger F., Stemmann O., Nasmyth K., Herbert M., and Wassmann K.

Cyclin A2 is required for sister chromatid segregation, but not Separase control, in mouse oocyte meiosis,

Cell Reports (2012) 29, 1077-1087

 

Kudo N.R.*, Wassmann K.*, Anger M., Schuh M., Wirth G.K., Xu H., Helmhart W., Kudo H., Mckay M., Maro B., Ellenberg J., de Boer P., and Nasmyth K.

Resolution of Chiasmata in Oocytes Requires Separase-Mediated Proteolysis,

Cell (2006) 126, 135-146                               (*co first-authors)

 

Wassmann K.*, Niault T., and Maro B.

Metaphase I Arrest Upon Activation of the Mad2-Dependent Spindle Checkpoint in Mouse Oocytes

Curr. Biol. (2003) 13, 1596-1608                   (*corresponding author)

Nikalayevich E., El Jailani S., Cladière D., Gryaznova Y., Fosse C., Touati S.A., Buffin E., and Wassmann K.

Aurora B/C-dependent phosphorylation promotes Rec8 cleavage in mammalian oocytes

Current Biology (2022) doi: 10.1016/j.cub.2022.03.041, in press

 

Gryaznova Y., Keating L.*, Touati S.A.*, Caldière D., El Yakoubi W., Buffin E., and Wassmann K.

Kinetochore individualization in meiosis I is required for centromeric cohesin removal in meiosis II,

EMBO J. (2021) 40, e106797                         (*co second-authors)

 

Mehmet E. Karasu*, Bouftas N.*, Keeney S., and Wassmann K.

Cyclin B3 promotes anaphase I onset in oocyte meiosis,

J Cell Biol. (2019) 218, 1265-1281                         (*co first-authors)

 

Nikalayevich E., Bouftas N., and Wassmann K.

A live sensor as a readout for Separase activity in mouse oocyte meiosis,

Methods in Mol. Biol. (2018) 18, 99-112

 

Vallot A., Leontiou I., El Yakoubi W., Cladière D., Bolte S., Buffin E.*, and Wassmann K.*+

Tension-induced error correction, and not kinetochore attachment status activates the  SAC in an Aurora-B/C-dependent manner in oocytes,

Current Biology (2018) 28, 130-139                            (*co-corresponding authors, + lead author )

 

El Yakoubi W., Buffin E., Cladière D, Gryaznova Y., Berenguer I., Touati S.A., Gómez R. , Suja J.A.,van Deursen J.M., and Wassmann, K.

Mps1 kinase-dependent Sgo2 centromere localization mediates cohesin protection in mouse oocyte meiosis I,

Nature Communications (2017) DOI: 10.1038/s41467-017-00774-3

 

Lam F., Cladière D., Guillaume C., Wassmann K., and Bolte S.

Superresolution for everybody: An image processing workflow to obtain  3D-SIM-like images in bulky samples with a standard confocal microscope,

Methods, Special Issue: Image Processing in Biology (2016), pii S1046-2023 (16) 30436-4

 

Touati S., Buffin E., Cladière D., Rachez C., Hached K., van Deursen J.M., and Wassmann K.

Mouse oocytes depend on BubR1 for proper chromosome segregation but not prophase I arrest,

Nature Communications (2015) DOI: 10.1038/ncomms7946

 

Reviews

 

Bouftas N. and Wassmann K.

Working in close quarters: Biparental meiosis in the oocyte

Embo Reports, accepted (May 13, 2022)

 

Keating L., Touati S.A., and Wassmann K.

A PP2A-B56 centered view on metaphase-to-anaphase transition in mouse oocyte meiosis I

Cells (2020) 9, 390-406

 

Bouftas N. and Wassmann K.

Cycling through mammalian meiosis: B-type cyclins in oocytes

Cell Cycle (2019)14, 1537-1548

 

Marston A. and Wassmann K.

Multiple duties for spindle assembly checkpoint kinases in meiosis

Front. Cell Dev. Biol. (2017) DOI: 10.3389/fcell.2017.00109

 

El Yakoubi W. and Wassmann K.

Meiotic divisions: no place for gender equality

Adv. Exp. Med. Biol. (2017) 1002, 1-17

 

Touati S.A. and Wassmann K.

How oocytes try to get it right: Spindle checkpoint control in meiosis.

Chromosoma (2016) 125, 321-335

 

Publications des membres de l’équipe depuis 2015

The M-phase regulatory phosphatase PP2A-B55δ opposes protein kinase A on Arpp19 to initiate meiotic division.

Lemonnier T, Daldello EM, Poulhe R, Le T, Miot M, Lignières L, Jessus C, Dupré A.Nat Commun. 2021 Mar 23;12(1):1837. doi: 10.1038/s41467-021-22124-0.PMID: 33758202 Free PMC article.

 

Assessing Budding Yeast Phosphoproteome Dynamics in a Time-Resolved Manner using TMT10plex Mass Tag Labeling.

Jones AW, Flynn HR, Uhlmann F, Snijders AP, Touati SA.STAR Protoc. 2020 Jun 19;1(1):100022. doi: 10.1016/j.xpro.2020.100022.PMID: 32685930 Free PMC article.


Cdc14 and PP2A Phosphatases Cooperate to Shape Phosphoproteome Dynamics during Mitotic Exit.

Touati SA, Hofbauer L, Jones AW, Snijders AP, Kelly G, Uhlmann F.Cell Rep. 2019 Nov 12;29(7):2105-2119.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.10.041.PMID: 31722221 Free PMC article.

 

Phosphoproteome dynamics during mitotic exit in budding yeast.

Touati SA, Kataria M, Jones AW, Snijders AP, Uhlmann F.EMBO J. 2018 May 15;37(10):e98745. doi: 10.15252/embj.201798745. Epub 2018 Apr 12.PMID: 29650682 Free PMC article.

 

PP2ACdc55 Phosphatase Imposes Ordered Cell-Cycle Phosphorylation by Opposing Threonine Phosphorylation.

Godfrey M, Touati SA, Kataria M, Jones A, Snijders AP, Uhlmann F.Mol Cell. 2017 Feb 2;65(3):393-402.e3. doi: 10.1016/j.molcel.2016.12.018. Epub 2017 Jan 26.PMID: 28132839 Free PMC article.

 

Control of Cdc6 accumulation by Cdk1 and MAPK is essential for completion of oocyte meiotic divisions in Xenopus.

Daldello EM, Le T, Poulhe R, Jessus C, Haccard O, Dupré A.J Cell Sci. 2015 Jul 15;128(14):2482-96. doi: 10.1242/jcs.166553. Epub 2015 Jun 19.PMID: 26092930

 

Reviews:

 

Translational Control of Xenopus Oocyte Meiosis: Toward the Genomic Era.

Meneau F, Dupré A, Jessus C, Daldello EM.Cells. 2020 Jun 19;9(6):1502. doi: 10.3390/cells9061502.PMID: 32575604 Free PMC article. Review.

 

The G2-to-M transition from a phosphatase perspective: a new vision of the meiotic division.

Lemonnier T, Dupré A, Jessus C.Cell Div. 2020 May 25;15:9. doi: 10.1186/s13008-020-00065-2. eCollection 2020.PMID: 32508972 Free PMC article. Review.

 

A global view of substrate phosphorylation and dephosphorylation during budding yeast mitotic exit.

Touati SA, Uhlmann F.Microb Cell. 2018 Jul 25;5(8):389-392. doi: 10.15698/mic2018.08.644.PMID: 30175109 Free PMC article.

 

 

Thèse soutenues:

  • Khaled Hached: 2006-2010
  • Sandra Touati: 2011- 2014
  • Antoine Vallot: 2014-2017
  • Nora Bouftas: 2015-2019
  •  Leonor Keating: 2017-2021

 

Thèse en cours:

  • Antoine Langeoire-Cassalta: 2019-
  • Dunja Čelebić: 2020-
  • Safia El Jailani: 2021-

Thomas Mayer, University of Konstanz, Germany

Evelyn Houliston, Laboratoire Océanologique de Villefranche-sur-Mer, France

Equipe FRM 2021-2024

ANR JCJC 2022-2025

ANR PRC 2019

Nous recrutons un/une Ingenieur/e d’Etudes (informations à suivre)