Pourquoi l’ADN mitochondrial est-il uniquement hérité de la mère ?

Une équipe internationale de chercheurs, à laquelle participent des chercheurs de l’Institut de Recherche Biomédicale de Barcelone du CSIC (IIBB), a démontré, après plusieurs années de recherche, que les spermatozoïdes n’ont pas d’ADN mitochondrial et qu’en plus ses mitochondries manque d’un facteur de transcription A ce qui est essentiel à la réplication de l’ADN mitochondrial humain.

Et trait évolutif des humains et la plupart des animaux héritent du ADN mitochondrial provenant exclusivement de la mèremême si les spermatozoïdes du père possèdent des mitochondries.

“Chez de nombreuses espèces, y compris les humains, les mitochondries des spermatozoïdes sont introduites dans l’ovule lors de la fécondation. L’une des hypothèses existantes était donc que l’ADN mitochondrial atteignait l’ovocyte, mais a été éliminé lors du processus de fertilisation“, a détaillé le chercheur Ramón Trullás, chercheur au CSIC de l’IIBB et au Réseau Centre de Recherche Biomédicale sur les Maladies Neurodégénératives (CIBERNED).

L’étude

Ramón Trullás a développé cette recherche avec son équipe composée d’Anna Calderon, Margalida Puigròs et Petar Podlesniy. Ils ont collaboré avec les équipes de Shoukhrat Mitalipov (Oregon Health & Science University, États-Unis) et de Dmitry Temiakov, coordinateur de l’étude, et de son équipe William Lee, Angélica Zamudio-Ochoa et Gina Buchel (Thomas Jefferson University, États-Unis).

Pour savoir si les spermatozoïdes possèdent de l’ADN mitochondrial, les chercheurs de l’IIBB-CSIC ont développé un technique PCR numérique, plus précise que la PCR classique et qui permet de quantifier le nombre absolu d’ADN dans différents types de cellules dans un même échantillon. Les analyses ont été réalisé avec des échantillons provenant de cliniques de l’Oregon (ETATS-UNIS).

Les résultats montrent que le les spermatozoïdes ne contiennent pas une seule molécule complète d’ADN mitochondrialet que l’ADN mitochondrial résiduel trouvé ne provient probablement même pas du sperme.

“Chaque spermatozoïde contient entre 50 et 70 mitochondries, qui correspondent à moins de 0,01 molécules d’ADN mitochondrial. Bien qu’extrêmement faible, ce chiffre s’expliquerait probablement par quelques cellules ayant contaminé les échantillons (notamment les leucocytes)”, expliquent les auteurs dans l’ouvrage.

Les chercheurs ont découvert que ce qui explique absence d’ADN dans les mitochondries du sperme Il s’agit d’un processus de relocalisation du facteur de transcription TFAM, une molécule qui pénètre dans les mitochondries pour la réplication de l’ADN mitochondrial. Lors de la spermatogenèse, le spermatozoïde modifie le signal de localisation TFAM et ne lui permet pas de pénétrer dans les mitochondries mais le dirige vers le noyau du spermatozoïde, ce qui empêche la réplication de l’ADN mitochondrial.

“Notre travail démontre que la modification du TFAM au cours de la spermatogenèse entraîne l’élimination de l’ADN mitochondrial et explique son héritage maternel. Un processus fascinant, un produit de l’évolution, qui empêche l’héritage de l’ADN paternel”, ajoute Trullás.

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Cette découverte de la relocalisation de TFAm a implications importantes pour les domaines de la fertilité humaine et la thérapie par cellules germinales, car elle pourrait expliquer certains cas d’oligospermie et d’oligoasthénospermie, une altération caractérisée par un faible nombre et une faible mobilité des spermatozoïdes.

En fait, des niveaux élevés d’ADN mitochondrial ont été trouvés dans le sperme d’hommes stériles atteints d’oligoasthénospermie sévère, affirment les chercheurs.