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L’équipe DGP comprend des personnels INRAE du département « Physiologie Animale et Systèmes d’Elevage » (PhASE) et de la société ALLICE. L’équipe est composée de 11 titulaires possédant une expertise en physiologie et endocrinologie de la reproduction ainsi que des compétences en biologie moléculaire, génétique et épigénétique des animaux de rente. L’équipe développe des approches de génomique fonctionnelle chez des espèces modèles de mammifères (souris), et les espèces d’élevage (lapins, petits ruminants) et met en œuvre les nouvelles technologies de modifications ciblées du génome (TALEN, CRISPR/cas9).
Caractériser les gènes et les mécanismes d’action qui sous-tendent les grandes étapes de la différenciation des gonades : détermination du sexe gonadique, différenciation des cellules germinales, méiose, formation et différenciation des follicules ovariens, ovogenèse et spermatogenèse ; dans les espèces modèles et d’intérêt agronomique.
Etudier comment le fonctionnement de ces gènes est influencé par des modifications (i) de l’environnement maternel ou périnatal (réchauffement climatique, perturbateurs endocriniens, particules de plastique, alimentation), ou (ii) intrinsèques au génotype étudié (animaux génétiquement modifiés). Ces études sont réalisées dans les deux sexes et chez différentes espèces modèles ou d’intérêt agronomique.
Thématique globale
La fertilité d’un individu ainsi que la transmission d’informations génétiques et épigénétiques à sa descendance sont intimement liées au bon déroulement de la différenciation de la lignée germinale. Au sein des gonades un dialogue harmonieux entre les cellules germinales et leurs cellules somatiques environnantes est indispensable à la détermination de leur devenir et à la différenciation de gamètes de qualité en quantité suffisante. Lors du premier tiers de la gestation chez le fœtus de mammifère, ces interactions s’établissent très tôt dès le moment où les cellules germinales colonisent les crêtes génitales. La multiplication de ces cellules germinales primordiales – à l’origine de la constitution du stock de cellules gamétiques - est une première étape clé de l’acquisition de la fertilité. Une deuxième étape concerne leur différenciation et leur entrée en méiose qui interviennent à des périodes et selon des modalités très différentes en fonction du sexe de l’individu. Tout au long du processus de différenciation des cellules germinales, les cellules somatiques des gonades (cellules de soutien, cellules stéroïdogènes) vont se co-différencier et jouer un rôle clé dans l'élaboration des futurs gamètes et le développement des dimorphismes sexuels. De nombreux gènes contrôlant ces phénomènes ont déjà été identifiés, notamment chez la souris. Cependant les mécanismes mis en évidence ne semblent pas universels au sein des mammifères, ces rongeurs semblant posséder leurs propres spécificités. Mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le destin des cellules germinales présente donc un intérêt non seulement chez les animaux de rente afin d’identifier les leviers permettant l’amélioration des conditions d’élevage en fonction de l’environnement, mais également chez l’homme où la perturbation de la différenciation des gonades est à l’origine d’infertilités ou de cancers.
Thématiques scientifiques
Deux axes principaux sont développés au sein de l’équipe
Axe 1 - Mécanismes moléculaires impliqués dans la différenciation gonadique
Caractérisation des cascades génétiques impliquées dans la détermination et la différenciation de l’ovaire ou du testicule.
Modèles
Lapins, caprins, bovins, ovins, souris, tortues.
Phénotypage d’animaux normaux, mutants naturels ou génétiquement modifiés.
Analyses histologiques, immunohistologiques, hybridation in situ
Analyses transcriptomiques : Bulk RNA-sequencing et Single-cell RNA-sequencing (en cours)
Recherche de cibles de facteurs de transcription/ remodelage de la chromatine.
ChIP-Sequencing : FOXL2, SOX9, DMRT1, TRIM28 (en développement)
Caractérisation de régions régulatrices – Marques d’histones
ChIP-qPCR sur chromatine native et ChIP-seq (Cut-and-Run en développement).
Axe 2 - Différenciation de la lignée germinale et fertilité
Détermination sexuelle des cellules germinales (« commitment »)
Reprogrammation épigénétique des cellules germinales
Mise en place de la méiose (femelle et mâle) - Défauts méiotiques et fertilité
Modèles
Lapins, souris, bovins, caprins, ovins
Production d’animaux génétiquement modifiés
KO de gènes (Souris, Lapin) : Topaz1 , ARNs non codant longs, Tex11, CYP19, DMRT1, DHX37 (en cours)
Phénotypage d’animaux normaux ou génétiquement modifiés.
Analyses de la fertilité des animaux
Analyses histologiques, immunohistologiques, hybridation in situ
Analyses transcriptomiques : Bulk RNA-sequencing et Single-cell RNA-sequencing (en cours)
Purification des cellules germinales
Microdissection par capture laser (LCM) – plateforme INRAE @bridge
Tri par FACS des cellules germinales spermatogénétiques (Coll. CEA Fontenay)
Tri par FACS de traceurs fluorescents.
Analyse de la méthylation de l’ADN (LUMA et RRBS) – (Coll. Equipe MECP2)
Expertises
Modèles animaux
Modèles biomédicaux : lapin, souris, caprin et ovin
Modèles pour les filières d’élevage : bovin, ovin, caprin
Les modèles animaux permettent la mise en place d’expérimentations complexes (action de polluants, régimes alimentaires spécifiques, traitements par des hormones ou des analogues…), mais aussi d’analyser les effets de sur- ou sous-expression géniques dans le cadre d’animaux modèles génétiquement modifiés. L’équipe est également impliquée dans l’étude de mutations humaines reproduites chez des animaux (souris et lapins) par remplacement allélique (KI). Ces animaux modèles sont produits sur le centre de Jouy-en-Josas au sein des unités expérimentales animales : l’UE SAAJ (https://www.pluginlabs-universiteparissaclay.fr/fr/entity/915089-inra-unite-commune-dexperimentation-animale-ucea) et l’IERP (https://www6.jouy.inrae.fr/ierp/).
E. Pailhoux est membre fondateur et organisateur du congrès européen sur la détermination du sexe chez les vertébrés : ESSDV – European Symposium on Sex Determination in Vertebrates. https://symposium.inrae.fr/essdv-greenfield/
Publications récentes (2014-2020)
2020
FOXL2 is a Progesterone Target Gene in the Endometrium of Ruminants. Eozenou C, Lesage-Padilla A, Mauffré V, Healey GD, Camous S, Bolifraud P, Giraud-Delville C, Vaiman D, Shimizu T, Miyamoto A, Sheldon IM, Constant F, Pannetier M, Sandra O. Int J Mol Sci. 2020 Feb 21;21(4):1478.
FOXL2 is a female sex–determining gene in the goat. Boulanger L, Pannetier M, Gall L, Allais-Bonnet A, Elzaiat M, Le Bourhis D, Daniel N, Richard C, Cotinot C, Ghyselinck NB, Pailhoux E. Curr Biol, 2014, 24 (4): 404-408
Design and Characterization of a 52K SNP Chip for Goats. Tosser-Klopp G, Bardou P, Bouchez O, Cabau C, Crooijmans R, Dong Y, Donnadieu-Tonon C, Eggen A, Heuven HC, Jamli S, Jiken AJ, Klopp C, Lawley CT, McEwan J, Martin P, Moreno CR, Mulsant P, Nabilhoudine I, Pailhoux E, Palhière I, Rupp R, Sarry J, Savre BL, Tircazes A, Jun Wang Wang W, Zhang W. Plos One, 2014, 22 (9): e86227
La différenciation sexuelle des gonades et de l’appareil génital. Pailhoux, E., Pannetier, M., Mandon-Pépin, B., 2014. In: Chastant-Maillard, S., Saint-Dizier, M. (coord), La reproduction animale et humaine, Editions Quae, 2014, chapitre 1 : 19-39 (chapitre d'ouvrage)