Régulation traductionnelle en réponse à la fécondation et en conditions perturbées dans l'embryon d'oursin

Translation is a critical step in gene expression regulation. In sea urchin embryos, fertilization induces an increase in protein synthesis, which depends mainly on the translation of maternal messenger RNAs. This protein synthesis is essential for the first cell cycles. Embryonic development of the sea urchin is an excellent model for studying translational control. In this thesis, translational regulation in sea urchin embryos was studied in two situations: the physiological context of fertilization and the context of apoptosis induction. We first examined the regulatory mechanisms involved in protein synthesis after fertilization. Initiation is one of the limiting steps of translation. In this context, the initiation factor eIF2 plays a key role. eIF2 is responsible for bringing the initiator methionine to the ribosome. When the alpha subunit of eIF2 is phosphorylated, global protein synthesis is inhibited and the selective translation of certain mRNAs is stimulated. In the sea urchin unfertilized eggs, eIF2alpha is physiologically phosphorylated and fertilization induces its dephosphorylation. By microinjecting a variant mimicking the phosphorylated state of eIF2alpha into the unfertilized eggs, we showed that dephosphorylation of eIF2alpha is required for the first mitotic division in the sea urchin. We were interested in the relationship between the phosphorylation of eIF2alpha and induction of apoptosis in the sea urchin. Indeed, the translation of mRNAs encoding proteins pro- or anti-apoptotic directly influences cell survival. The sea urchin has the molecular tool kit for apoptotic induction. Exposing embryos to MMS, a DNA-damaging agent, causes phosphorylation of eIF2alpha and apoptosis activation. In this situation, we found that the GCN2 kinase is involved in the phosphorylation of eIF2alpha. In order to study how the translational machinery modulates the polysomal recruitment, we analyzed the translatome in response to fertilization and after exposure to MMS. We conducted deep sequencing of transcripts that are present in polysomes. Analysis of these transcripts, following annotation, will allow a better understanding of the genes regulatory network at the translational level during fertilization and the induction of apoptosis in sea urchin embryos.La traduction est une étape critique de la régulation de l'expression des gènes. Chez l'oursin, la fécondation induit une augmentation de la synthèse protéique, qui dépend essentiellement de la traduction d'ARN messagers maternels. Cette synthèse protéique est indispensable au déroulement des cycles cellulaires du développement précoce. Le développement embryonnaire de l'oursin constitue ainsi un modèle de choix pour étudier la régulation de la traduction. Dans le cadre de cette thèse, le contrôle de la traduction a été étudié chez l'oursin dans deux situations : le contexte physiologique de la fécondation et le contexte de l'induction de l'apoptose. Nous nous sommes interrogés d'abord sur les mécanismes régulateurs impliqués dans la synthèse protéique après fécondation. L'une des étapes limitantes de la traduction est l'initiation. Dans ce cadre, le facteur d'initiation eIF2 joue un rôle clé. eIF2 est responsable de l'apport de la méthionine initiatrice au niveau du ribosome. Lorsque la sous-unité alpha d'eIF2 est phosphorylée, la synthèse protéique globale est inhibée et la traduction sélective de certains ARNm est stimulée. Dans les ovules non fécondés d'oursin, eIF2alpha est physiologiquement phosphorylé et la fécondation provoque sa déphosphorylation. En micro-injectant dans les ovules non fécondés un variant d'eIF2alpha mimant l'état phosphorylé, nous avons montré que la déphosphorylation d'eIF2alpha est nécessaire pour la première division mitotique chez l'oursin. Nous nous sommes intéressés au lien entre la phosphorylation d'eIF2alpha et l'induction de l'apoptose chez l'oursin. En effet, la traduction d'ARNm codant pour des protéines pro- ou anti- apoptotiques influence directement la survie des cellules. L'embryon d'oursin possède la machinerie nécessaire pour le déclenchement de l'apoptose, après induction par l'agent génotoxique MMS. Le traitement au MMS des embryons provoque la phosphorylation d'eIF2alpha. Dans cette situation, nous avons trouvé que la kinase GCN2 est impliquée dans la phosphorylation d'eIF2alpha. En fin, dans le but d'étudier comment la machinerie traductionnelle module le recrutement polysomal, nous avons analysé le traductome en réponse à la fécondation et après le traitement au MMS. Nous avons effectué une approche de séquençage à haut-débit des transcrits purifiés par gradients de polysomes. L'analyse de ces transcrits nous permettra d'appréhender le réseau des gènes régulés au niveau traductionnel lors de la fécondation et de l'induction de l'apoptose dans les embryons d'oursin