Introduction
Les oursins, appartenant au groupe des échinodermes et aux deutérostomes, présentent un intérêt particulier en biologie du développement. Leur position phylogénétique, bien que située en dehors des chordés, reste relativement proche, faisant d'eux un modèle d'étude précieux. En tant que bilatériens, malgré leur symétrie pentaradiaire à l'âge adulte (caractéristique partagée avec les étoiles de mer), les oursins offrent une opportunité unique d'étudier les mécanismes fondamentaux de la fécondation et du développement embryonnaire. La facilité avec laquelle la fécondation in vitro peut être réalisée chez ces organismes, combinée à la quantité importante de gamètes qu'ils produisent, en fait un outil puissant pour la recherche.
Production et Récolte des Gamètes
Un avantage majeur de l'utilisation des oursins en recherche réside dans leur capacité à produire de grandes quantités de gamètes. La fécondation in vitro peut être réalisée avec une efficacité proche de 100%, ce qui en fait un système modèle idéal pour étudier les événements précoces du développement.
Lorsque les oursins sont très frais, la technique la plus simple consiste à les installer à l’envers, pôle aboral vers le bas, sur des béchers de taille appropriée. L’émission des produits génitaux se fait en principe spontanément. Il est recommandé de nettoyer soigneusement le pôle aboral à l’eau de mer (pissette en plastique) et de conserver l’eau de lavage dans un cristallisoir. Des pipettes doivent être étiquetées (mâles et femelles) pour éviter toute contamination croisée. Il faut ensuite attendre que les oursins se décident à émettre leurs produits génitaux.
Si les oursins se refusent à délivrer leurs produits génitaux par les voies naturelles, il est possible de couper les tests avec des ciseaux robustes selon le plan équatorial (l’ambitus). Dans le demi-oursin supérieur (face aborale), on peut observer les 5 gonades, de teintes blanc-jaunâtre pour les mâles, orangée pour les femelles.
Protocole de Fécondation In Vitro
Le prélèvement des gamètes est une étape cruciale. Il est essentiel de prélever à la pipette étiquetée « femelle » une suspension d’ovotides dans les béchers de la manipulation ou, à défaut, dans les différents liquides de rinçage précieusement conservés.
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Pour observer la fécondation, des micro-aquariums de Schaudin peuvent être utilisés. Il s’agit d’enduire de vaseline deux bords opposés d’une lamelle. On tient la lamelle entre le pouce et l’index d’une main et on frotte très légèrement le bord de la lamelle contre l’orifice du tube de vaseline en pressant le tube très doucement. Ensuite, installer la lame porte-objet sur la platine du microscope et choisir, à faible grossissement, une zone riche en ovotides. Appuyer très doucement sur les bords de la lamelle : la vaseline, très souple, s’aplatit à volonté. Les micro-aquariums dans lesquels la fécondation a eu lieu doivent être conservés pour un suivi ultérieur.
Observation Microscopique des Gamètes et de la Fécondation
L'observation microscopique permet de visualiser la forme des cellules femelles : les ovocytes 1, diploïdes, avec un noyau très volumineux et un petit nucléole et, après réduction chromatique, des gamètes femelles mûrs (ovotides), haploïdes dont le noyau (pronucleus femelle) est sensiblement de la même taille que le nucléole des ovocytes 1. La cellule-œuf diploïde, ou zygote, résultant de la fécondation subit sa première division après environ deux heures et devient un embryon à l’abri de la membrane de fécondation.
Applications en Recherche
L'utilisation des œufs d'oursin est simple et rapide pour des bioessais, permettant le criblage de nouveaux composés à caractère antiprolifératif et la recherche de cibles intracellulaires. Ils sont également utiles pour le criblage de toxines et l'évaluation de l'impact de métaux lourds (Cu, Cr, Cd, Ni…), du pH, des ions (PO42-…), de contaminants, etc. La fécondation et les premiers stades de la formation d’un embryon peuvent être observés facilement chez l’oursin.
De plus, l’analyse fonctionnelle des gènes est aisée; les œufs et les embryons jusqu’au stade 8 cellules peuvent être microinjectés avec des ARN synthétiques, des oligonucléotides antisens et de plasmides pour l’analyse d’éléments de régulation génique. Les embryons peuvent être transplantés avec des cellules. Les modifications du génome est réalisable par la technique des TALEN. Le séquençage du génome de l’espèce Paracentrotus lividus est en cours, ouvrant de nouvelles perspectives pour la recherche.
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