Répercussion du développement morphocinétique précoce sur la transition materno-embryonnaire : comparaison des transcriptomes d'embryons bovins au stade 16-32 cellules - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance
Master Thesis Year : 2020

Impact of early morphokinetic development on the materno-embryonic Transition : Comparison of Transcriptomes of Bovine Embryos At Stage 16-32 cells

Répercussion du développement morphocinétique précoce sur la transition materno-embryonnaire : comparaison des transcriptomes d'embryons bovins au stade 16-32 cellules

Abstract

The materno-embryonic transition corresponds to the moment when the control of embryonic development switches from the maternal transcriptome to the embryonic one. It involves the delete of maternal transcripts and the activation of the embryonic genome, which takes place between stages eight and six cells in cattle. Our study looked at the effect that early morphokinetic development could have on this maternal-embryonic transition in bovine embryos. A transcriptomic analysis was therefore carried out on bovine embryos at the stage 16-32 cell (post- activation of the embryonic genome) and predicted in four morphokinetic categories of blastocysts : A, B, C and D, classified according to a decreasing gradient of similarity with the standards of the literature, considered normal. Category D is therefore the extreme opposite to category A, and presenting abnormal divisions and/or an arrhythmic cyclicity, but still achieving the "transferable" blastocyst stage. A quantitative comparison between the different categories revealed that categories A and D were the ones with the most differences in their transcriptome. Sixty genes were overexpressed in category A compared to category D and conversely, 899 genes were overexpressed in category D compared to category A. 2.5% of the genes overexpressed in embryos of category A had a maternal profile and 47.5% had an embryonic profile. In category D embryos, 37.5% had a maternal profile compared to 6.3% who had an embryonic profile. No functional pathway was enriched by genes overexpressed in category A compared to category D, while thirteen functional pathways were highlighted as being enriched by genes overexpressed in category D embryos. These pathways were linked to the positive or negative regulation of transcription, to the regulation of serine-threonine kinase, to the negative regulation of the immune system, to phenotypes generating neonatal and postnatal lethality and to signal abnormalities in synapses. This exclusive enrichment of functional pathways to embryos having presented morphokinetic anomalies would be due to the high proportion of maternal transcripts in these embryos. They therefore have a delay in materno-embryonic transition compared to embryos that have not shown any visible morphokinetic development anomaly, linked to a delay in degradation and/or use of maternal transcripts. In addition, these embryos could face a delay in activation of their genome enhancing this difference. In all cases, this study is the first to show that the morphokinetic profile of bovine embryos has impacts on their materno-embryonic transition. This will therefore be a factor to take into account in future studies on this stage of development.
La transition materno-embryonnaire correspond au moment où le contrôle du développement embryonnaire passe du transcriptome maternel au transcriptome embryonnaire. Elle implique l’élimination des transcrits maternels et l’activation du génome embryonnaire, qui se déroule entre les stades huit et seize cellules chez les bovins. Notre étude s’est intéressée à l’effet que pouvait avoir le développement morphocinétique précoce sur cette transition materno-embryonnaire chez les embryons bovins. Une analyse transcriptomique a donc été réalisée sur des embryons bovins au stade 16-32 cellules (postactivation du génome embryonnaire) et prédits dans quatre catégories morphocinétiques de blastocystes : A, B, C et D, classées selon un gradient décroissant de similitude avec les standards de la littérature, jugés normaux. La catégorie D étant donc l’extrême opposé à la catégorie A, et présentant des divisions anormales et/ou une cyclicité arythmique, mais atteignant tout de même le stade blastocyste « transférable ». La comparaison quantitative entre les différentes catégories a révélé que les catégories A et D étaient celles qui présentaient le plus de différences dans leur transcriptome. Soixante gènes étaient surexprimés dans la catégorie A par rapport à la catégorie D et inversement, 899 gènes étaient surexprimés dans la catégorie D par rapport à la catégorie A. 2,5% des gènes surexprimés dans les embryons de la catégorie A avaient un profil maternel et 47,5% avaient un profil embryonnaire. Dans les embryons de la catégorie D, 37,5% avaient un profil maternel contre 6,3% qui avaient un profil embryonnaire. Aucune voie fonctionnelle n’était enrichie par les gènes surexprimés dans la catégorie A comparée à la catégorie D, alors que treize voies fonctionnelles ont été mises en évidence comme étant enrichies par les gènes surexprimés dans les embryons de la catégorie D. Ces voies étaient liées à la régulation positive ou négative de la transcription, à la régulation de la kinase sérine-thréonine, à la régulation négative du système immunitaire, à des phénotypes générant de la létalité néo- et post-natale et à des anomalies de signaux dans les synapses. Cet enrichissement de voies fonctionnelles de manière exclusive aux embryons ayant présenté des anomalies morphocinétiques serait dû à la forte proportion de transcrits maternels dans ces embryons là. Ils possèdent donc un retard de transition materno-embryonnaire comparés aux embryons n’ayant pas présenté d’anomalie de développement morphocinétique visible, imputable à un retard de dégradation et/ou d’utilisation des transcrits maternels. De plus, ces embryons pourraient faire face à un retard d’activation de leur génome accentuant cette différence. Dans tous les cas, cette étude est la première à montrer que le profil morphocinétique des embryons bovins a des répercussions sur leur transition materno-embryonnaire. Ce sera donc un facteur à prendre en compte lors de futures études sur cette étape du développement.
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Audrey Teste. Répercussion du développement morphocinétique précoce sur la transition materno-embryonnaire : comparaison des transcriptomes d'embryons bovins au stade 16-32 cellules. Médecine vétérinaire et santé animale. 2020. ⟨dumas-04782500⟩
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