Réarrangement dynamique et dégradation autophagique des mitochondries au cours de la spermiogenèse végétale

La plupart des cellules eucaryotes possèdent des mitochondries en nombre et en formes très variables selon le type de cellule et les conditions cellulaires. Par rapport à d’autres types de cellules, les spermatozoïdes eucaryotes présentent généralement une morphologie et une distribution mitochondriales caractéristiques, tout en présentant également une diversité remarquable parmi les espèces.

Bien que le mot “sperme” évoque des images de spermatozoïdes de mammifères qui “nagent”, certains groupes de plantes utilisent également des spermatozoïdes pour la reproduction sexuée. Un de ces groupes est celui des bryophytes que l’on trouve couramment dans les parcs urbains et les arrière-cours des maisons.

Une seule cellule somatique de bryophyte possède entre des dizaines et des centaines de mitochondries. En revanche, la cellule spermatozoïde possède un nombre fixe de deux mitochondries : l’une dans la tête et l’autre dans la queue du corps cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel ces deux mitochondries se forment au cours de la spermiogenèse reste incertain.

Dans un article publié dans Rapports de cellulecette équipe de recherche a examiné en détail comment le nombre et la forme des mitochondries changent lors de la transformation des spermatides en spermatozoïdes (spermiogenèse) dans les hépatiques.

Le Dr Takuya Norizuki, le premier auteur de l’article, a parlé des découvertes de l’équipe selon lesquelles dans l’hépatique, le nombre de mitochondries diminue à mesure que la spermiogenèse progresse jusqu’à ce qu’il n’en reste plus qu’une. La mitochondrie restante se divise alors asymétriquement en deux mitochondries ; la plus grande mitochondrie devient la mitochondrie antérieure et la plus petite devient la mitochondrie postérieure. Lorsque cette division mitochondriale a été inhibée, des spermatozoïdes n’ayant qu’une mitochondrie antérieure se sont formés.

L’équipe de recherche a étudié le mécanisme sous-jacent à la réduction du nombre de mitochondries, avec un accent particulier sur l’autophagie. L’autophagie dégrade les composants cellulaires, y compris les organites, en les engloutissant dans des sacs à double membrane (autophagosomes) qui fusionnent avec les vacuoles/lysosomes.

Lorsque les fonctions des gènes nécessaires à l’autophagie ont été perdues, les mitochondries n’ont pas été dégradées au cours de la spermiogenèse et un grand nombre de mitochondries sont restées dans le spermatozoïde mutant. L’équipe de recherche a également découvert par microscopie électronique que les mitochondries étaient sélectivement englouties par les autophagosomes au cours de la spermiogenèse chez les hépatiques de type sauvage. Ces résultats indiquent que l’autophagie réduit le nombre de mitochondries au cours de la spermiogenèse.

Le professeur Takashi Ueda, le chef de l’équipe de recherche, a commenté que “Cette étude révèle comment le modèle mitochondrial caractéristique des spermatozoïdes bryophytes apparaît et que l’autophagie est profondément impliquée dans ce processus. Au cours du processus de spermiogenèse chez les animaux, l’élimination du cytoplasme excessif se produit , mais l’autophagie ne semble pas jouer un rôle important dans ce processus. Au lieu de cela, une cellule voisine “absorbe” le cytoplasme et les organites en excès par phagocytose pour l’éliminer du sperme en développement. Ainsi, les plantes et les animaux ont utilisé des mécanismes complètement différents pour éliminer les organites pendant la spermiogenèse.”

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Matériaux fourni par Instituts nationaux des sciences naturelles. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.