Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19026号 / 農博第2104号 / 新制||農||1030 / 31977 / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 今井 裕, 教授 久米 新一, 教授 松井 徹 / 学位規則第4条第1項該当

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19026号 / 農博第2104号 / 新制||農||1030(附属図書館) / 学位論文||H27||N4908(農学部図書室) / 31977 / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 今井 裕, 教授 久米 新一, 教授 松井 徹 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

La division cellulaire est un élément clé du développement. Pendant ce processus, le matériel génétique (chromosomes) est distribué entre les deux cellules filles. Cette distribution est effectuée par le fuseau mitotique ou méiotique ; une mauvaise formation de cette structure peut être critique. Le cytosquelette joue un rôle prédominant dans la division cellulaire. Malgré des progrès importants dans la compréhension de son rôle dans le processus de division cellulaire, de nombreuses questions restent encore sans réponse et des progrès techniques pour étudier ces phénomènes sont nécessaires. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle de l’auto-organisation de l’actine cytoplasmique dans deux systèmes modèles : les extraits cellulaires de Xénope et les ovocytes de souris. En utilisant une approche interdisciplinaire, nous avons développé de nouveaux outils expérimentaux et analytiques pour étudier le rôle de l’actine cytoplasmique pendant la division cellulaire. En encapsulant les extraits cellulaires de Xénope dans des gouttes, nous pouvons mimer le volume cellulaire. Nous utilisons ce système pour étudier les interactions entre l’actine et les microtubules. Dans un premier projet, nous avons montré que l’auto-organisation de l’actine peut déclencher des cascades de signalisation. Grâce à l’ingénierie de deux propriétés de l’actine, nous avons démontré que l’auto-organisation de ce polymère peut permettre l’assemblage de microtubules. Dans un deuxième projet, nous avons montré que la dynamique de l’actine cytoplasmique peut induire des contraintes sur l’organisation et la dynamique des microtubules. Nos résultats suggèrent que les propriétés dynamiques du réseau d’actine sont un facteur important pour l’assemblage des microtubules. Dans l’ovocyte de souris, nous avons développé une méthode pour suivre de manière automatique le mouvement d’objets passifs avec des tailles variables. Nous avons utilisé ce système pour étudier l’effet de l’actine cytoplasmique sur le transport à longue portée. Nous avons ainsi validé l’existence d’un mécanisme de centrage non spécifique de gros objets pendant la prophase. Nous avons aussi démontré que ce mécanisme de centrage reste présent pendant le reste de la méiose, en même temps que la migration du fuseau vers le cortex de l’ovocyte. / Cell division is a key element of the development of an embryo throughout all his life. During cell division, the genetic material (chromosomes) is distributed between the two daughter cells. This distribution is achieved by the spindle and a misbehavior in the formation of this structure can be critical. The cytoskeleton polymers are playing a predominant role in cell division. Despite important progresses in the understanding of their role in cell division process, numerous questions still have to be answered and technical progresses to study these phenomena are still needed. In this PhD work, we studied the role of cytoplasmic F-actin self-organization in two model systems: Xenopus egg extracts and mouse oocytes. Using an interdisciplinary approach, we developed new experimental and analytical tools to study the role of cytoplasmic F-actin during cell division. By encapsulating Xenopus actin-intact egg extracts in droplets, we are able to mimic cellular environment. We use this system to study interactions between F-actin and microtubules. In a first project, we showed that F-actin self-organization can trigger signaling pathways. By engineering two properties of the microfilament self-organization and using Ran dependent microtubule nucleation, we found that F-actin dynamics promotes the robust assembly of microtubules. In a second project, we showed that the dynamics of cytoplasmic F-actin can induce constraints on the microtubule organization and dynamics in aster and spindle structures. Our results suggest that the dynamic properties of cytoplasmic F-actin meshwork are of a primary importance for the proper assembly of microtubule structures.In the mouse oocyte, we set-up a method to automatically track the movement of passive objects with tunable size. We used this system to examine the effect of cytoplasmic F-actin on long-range transport. We thus validated the existence of a non-specific mechanism for large objects centering during Prophase. We also demonstrated that this centering mechanism is still present during the rest of meiosis, coexisting with the spindle migration toward the cortex.

Mammalian oocytes undergoing meiotic maturation are transcriptionally silent and gene expression is therefore regulated at the level of translation. One of the well established mechanisms employed in translational regulation of maternal mRNAs in oocytes is cytoplasmic polyadenylation. This process is generally controlled by phosphorylation and activation of cytoplasmic polyadenylation element binding protein (CPEB). The aim of this thesis is to determine the role of mitogen-activated protein kinase (MAPK) in regulation of CPEB-mediated cytoplasmic polyadenylation in maturing mouse and porcine oocytes. For this purpose, MAPK activity was inhibited using its specific inhibitor, GDC-0994 and the effect of MAPK inhibition on cyclin B1 mRNA polyadenylation was monitored. In mouse oocytes, MAPK inhibition impaired neither cyclin B1 mRNA polyadenylation nor its translation and MAPK is thus unlikely to be involved in regulation of cytoplasmic polyadenylation in this species. Based on the results of experiments performed using porcine oocytes, the possible role of MAPK in CPEB-mediated cytoplasmic polyadenylation can neither be confirmed nor ruled out. Keywords: cytoplasmic polyadenylation, mouse oocyte, porcine oocyte, mitogen-activated protein kinase (MAPK), cyclin B1, GDC-0994 inhibitor