AlphaFold montre des détails intimes de la fécondation des ovules et des spermatozoïdes

AlphaFold montre des détails intimes de la fécondation des ovules et des spermatozoïdes

Un outil d’intelligence artificielle récompensé cette année par le prix Nobel, contient des détails intimes sur la rencontre moléculaire entre Sperme et ovules 1 révélé.

Le programme AlphaFold, qui prédit les structures des protéines, a identifié un trio de protéines qui jouent le rôle d'intermédiaires entre les gamètes. Sans ces protéines, reproduction sexuée bloqué chez une variété d’animaux, du poisson zèbre aux mammifères.

Celui du 17 octobre àCelluleLes résultats publiés renversent l'hypothèse antérieure selon laquelle seulement deux protéines - une sur l'ovule et une sur le sperme - seraient suffisantes pour assurer la fécondation, explique Enrica Bianchi, biologiste de la reproduction à l'Université de Rome "Tor Vergata", qui n'a pas participé à l'étude. "Ce n'est plus le vieux concept d'avoir une clé et une serrure pour ouvrir la porte", dit-elle. "C'est devenu plus compliqué."

Une union mystérieuse

Malgré son rôle essentiel dans la reproduction, la fusion ovule-sperme chez les vertébrés reste une énigme moléculaire qui s’est avérée difficile à déchiffrer. La connexion entre les deux cellules contient des protéines situées dans les membranes graisseuses et difficiles à examiner à l'aide de méthodes biochimiques courantes. Les interactions entre ces protéines sont souvent faibles et volatiles, et il est difficile de collecter suffisamment d’ovules et de sperme de certains des animaux de laboratoire préférés, notamment les souris, pour des expériences à grande échelle.

Pour cette raison, les premières études en biologie de la reproduction se sont souvent concentrées sur les invertébrés marins, qui libèrent de grandes quantités d’œufs et de spermatozoïdes dans l’eau. « Si vous prenez un manuel et recherchez la fertilisation, vous en parlerez partout oursin "C'est une chose délicate à étudier", déclare Gavin Wright, biochimiste à l'Université de York, au Royaume-Uni, qui n'a pas participé à l'étude.

Pour surmonter le problème d'approvisionnement, Andrea Pauli, biologiste moléculaire à l'Institut de recherche en pathologie moléculaire de Vienne, et ses collègues ont commencé leurs travaux Poisson zèbre, un type de vertébré qui libère également ses œufs et ses spermatozoïdes dans l'eau environnante. Pour contourner les difficultés liées au travail avec les protéines membranaires en laboratoire, l'équipe a utilisé AlphaFold pour prédire les interactions entre protéines. Deux des développeurs d'AlphaFold ont reçu le prix Nobel de chimie le 9 octobre.

Pas deux, mais trois

AlphaFold a prédit que trois protéines spermatiques travailleraient ensemble pour former un complexe. Deux de ces protéines étaient auparavant connues pour être importantes pour la fertilité. Pauli et ses collègues ont ensuite confirmé que la troisième protéine est également cruciale pour la fertilité du poisson zèbre et de la souris et que les trois protéines interagissent les unes avec les autres.

L’équipe a également découvert que chez le poisson zèbre, le trio crée un espace pour la liaison d’une protéine d’œuf, fournissant ainsi un mécanisme par lequel les deux cellules peuvent se reconnaître. "C'est une façon de dire : 'Sperme, tu as trouvé un ovule' et 'Œuf, tu as trouvé un spermatozoïde'", explique Andreas Blaha, biochimiste à l'Institut de recherche en pathologie moléculaire et co-auteur de l'étude.

Les résultats pourraient un jour fournir un moyen de dépister les personnes souffrant d'infertilité pour voir si des problèmes liés à ce complexe pourraient en être la cause, dit Wright.

Les résultats mettent également en évidence le rôle d'AlphaFold dans l'étude de la fertilisation, ajoute-t-il. «Nous sommes limités en termes d'expérimentation», dit-il. « Il se pourrait que les résultats de ces modèles jouent un rôle important à l’avenir. »

1. Deneke, VE et al. Cellule https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 (2024).

   Google Scholar

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