Les feux d’artifice biologiques déclenchés par la fertilisation datent d’au moins 300 millions d’années

Une nouvelle vie surgit, du moins sous un microscope à fluorescence. Au moment où le spermatozoïde touche l’ovule, des milliards d’atomes de zinc s’enflamment sur leurs surfaces désormais adhérentes.

Ce phénomène étonnant mais à petite échelle a été observé pour la première fois dans l’insémination humaine en 2016.

“C’était fantastique”, a déclaré à l’époque la chercheuse médicale Theresa Woodruff de l’Université Northwestern. “Nous avons découvert une étincelle de zinc il y a à peine cinq ans chez une souris, et voir du zinc rayonner dans une éclaboussure de chaque œuf humain était incroyable.” (Woodruff travaille maintenant à la Michigan State University.)

Les chercheurs ont maintenant découvert que cette chimie de la grossesse peut être un trait conservé de la fécondation chez les vertébrés ou les animaux avec une colonne vertébrale.

L’éclair dramatique de la fécondation dans les ovocytes humains. (Université du nord-ouest)

ainsi qu’à l’intérieur des humains et des souris (muscle de souris), ces feux d’artifice en zinc ont été observés dans des macaque et vache (tête de taureau) des œufs. Une nouvelle étude vient de constater une explosion de zinc chez la grenouille à griffes africaines (Xénope laevis) également, ce qui signifie que ce phénomène est au moins aussi ancien que lorsque les ancêtres des grenouilles et des mammifères ont divergé des voies évolutives, il y a environ 300 millions d’années.

Lorsque le zinc éclate à travers un œuf à l’étude, il se lie aux marqueurs moléculaires dans une réaction qui les fait briller dans un flash lumineux sous un microscope à fluorescence (illustré ci-dessus).

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Le biochimiste de la Northwestern University, John Siler, et ses collègues ont choisi d’examiner ces étincelles biochimiques chez la grenouille à griffes africaines en raison de leur taille et de leur abondance.

“Diamètre Xénope Le taux d’œufs est 15 fois supérieur à celui des œufs de souris, ce qui permet une étude plus approfondie de la dynamique du flux de zinc », a déclaré l’équipe. écrit dans son journal.

la grenouillela grenouille. (Brian Garnett Photographie/Moment/Getty Images)

À l’aide de puissantes technologies d’imagerie telles que la microscopie à rayons X et la microscopie électronique, l’équipe multidisciplinaire a pu voir comment les œufs stockent le zinc dans des compartiments de stockage microscopiques le long de leur surface. Ils ont mesuré que ces vésicules de stockage contenaient 10 fois plus de zinc que le reste de l’œuf – prêt à éclater en réponse à la fécondation.

Les chercheurs ont également détecté une libération importante de manganèse avec du zinc dans les œufs des grenouilles, ce qui n’a été observé chez aucun des autres animaux. Ils espèrent maintenant vérifier les niveaux de manganèse chez la souris.

“Nous pensons souvent que les gènes sont des facteurs régulateurs clés, mais nos travaux ont montré que des atomes tels que le zinc et le manganèse sont essentiels pour les premières étapes du développement après la fécondation”, Il a dit Woodruff à propos de la nouvelle étude.

Explosion détaillée d'étincelles de zinc lors de la fécondation dans un œuf humain.  (Université du nord-ouest)Explosion détaillée d’étincelles de zinc lors de la fécondation dans un œuf humain. (Université du nord-ouest)

La recherche chez la souris suggère que la volatilité du zinc sert à plusieurs fins. IlSorcières le cycle cellulaire dans l’œuf De la méiose – qui implique la division cellulaire qui aboutit à des cellules sexuelles avec seulement la moitié d’un jeu de chromosomes – à la mitose – qui produit des cellules avec un jeu complet de chromosomes. Cela permet à l’œuf de commencer à se développer en un embryon.

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Le zinc produit également de la masse physiologique Pour arrêter d’autres spermatozoïdes de rejoindre le parti. Il en va de même pour le manganèse, car Seiler et son équipe ont montré que les deux éléments inhibent la fécondation autour de l’œuf.

Le zinc crée aussi du volume Il révèle la qualité du fœtus résultantC’est un indicateur très utile de la fécondation in vitro (FIV).

“Ce travail peut aider à éclairer notre compréhension de l’interaction entre le statut en zinc alimentaire et la fertilité humaine”, Il a dit Thomas O’Lorran, biologiste moléculaire de la Michigan State University. “[It supports] Une image émergente est que les cellules utilisent des métaux de transition pour réguler certaines des premières décisions dans la vie d’un organisme.”

Leurs recherches ont été publiées dans chimie de la nature.

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