Fertilization is the decisive process in the life of higher organisms whose gamete membrane adhesion constitutes the initial event. For mammals, the process is almost doomed to fail without the tetraspanin CD9 (2000) and JUNO (2014) on the oocyte a

nd the Ig-Super Family protein IZUMO (2005) on the spermatozoon. Nevertheless basic questions about their individual or collective roles and action modes are none completely answered.

The goal is targeting a better understanding of the membrane dynamics triggered by one single fertilizing sperm adhesion on the oocyte membrane. Indeed, the study of the contact area in time and space will be helpful to develop model to address some puzzles of membrane merging. However, due to the large size of mammalian oocyte, and to the high mobility of sperm, it is extremely difficult to image precisely the cells interaction. To overcome the situation, I have designed new setup using micromanipulation under confocal microscopy to investigate the components exchange between spermatozoon and oocyte.

Chalbi M, Ravaux B et al – Sperm protein Izumo binds an egg partner of CD9 conserved between mouse and human to drive fast and robust sperm-egg adhesion prior to fusion, Development (2014).

source : http://benjaminravaux.com

 

Category : Gamete interaction

Ovule de souris entourée de son cumulus. Les liaisons entre cellules du cumulus seront dégradées grâce à la protéine PH-20^3 portée par la tête du spermatozoïde au moment de la fécondation et qui lui permet de disperser cette première protection.

Image d’une vésicule trouée.

Fécondation réussie d’un spermatozoïde avec un ovule. Séparation de l’ADN de l’ovule le long du fuseau mitotique avec émission du second globule polaire. Sur le côté droit de l’ovule, le noyau d’ADN du spermatozoïde est déjà intégré au cytoplasme de la cellule. Une partie du flagelle est accolée à la membrane plasmique ovocytaire.

Category : Gamete interaction

Représentation schématique des couples ADAM12-α6β1 et Izumo1-Juno impliqués dans le processus d’adhésion du spermatozoïde à la surface de l’ovule. Nous avons aussi représenté certains des acteurs pouvant être liés au processus de fusion et les différents liens que les protéines entretiennent les unes avec les autres.

Ovule de souris débarrassée de son cumulus. La zone pellucide bloque l’arrivée directe du spermatozoïde sur la membrane plasmique de l’ovocyte II. Cette deuxième barrière est composée essentiellement de glycoprotéines de type ZP1, ZP2, ZP3 chez les mammifères, auxquelles s’ajoute la ZP4 chez l’être humain. L’interaction ligand/récepteur nécessaire au passage du spermatozoïde est spécifique à chaque espèce. C’est d’ailleurs cette barrière qui assure le blocage des fécondations inter-espèces comme par exemple le croisement humain/murin. Sa solidification après fécondation de l’ovule, empêche la polyspermie. L’espace entre la zone pellucide et la membrane plasmique de l’ovule s’appelle l’espace périvitellin.

Puce microfluidique dans son ensemble. La puce est remplie de M2 et recouverte d’huile minérale. Elle est placée sur la platine d’un microscope confocal équipé de micromanipulateurs. Une micropipette sert à placer délicatement l’ovule dans son coquetier. Une précaution importante est apportée à ce niveau pour n’exposer au contact avec le spermatozoïde que la zone microvillaire. La seconde micropipette sert à sélectionner dans une goutte un spermatozoïde qui a fait sa réaction acrosomique, avec le bon mouvement.

Différents types de liposomes. Seuls les liposomes unilamellaires de type SUV (Small Unilamellar Vesicles) et GUV (Giant Unilamellar Vesicles) sont utilisés pour l’étude du processus de fusion, mais il existe aussi une taille intermédiaire : les LUV (Large Unilamellar Vesicles). Les membranes unilamellaires miment l’apparence des bicouches à l’origine des membranes cellulaires. Il est aussi possible de trouver des Vésicules Multi-Lamellaires (MLV), tout dépend de la nature des lipides des contraintes qui lui sont appliquées. Dans certains cas, le film lipidique ne peut soutenir le stress dû à la courbure spontanée des molécules le composant. La tension force alors les membranes à être multi-lamellaires.