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Unité de Recherches Avicoles

Unité de Recherches Avicoles

Activités de recherche

1- Contexte et objectifs

L’équipe « Fonction et Régulation des Protéines de l’œuf » est spécialisée dans la caractérisation biochimique et fonctionnelle des protéines de l’œuf et dans l’étude de leurs fonctions.

L’œuf est une enceinte close permettant le développement autonome d’un embryon en 21 jours. Ce développement se fait dans le milieu extérieur sans aucune évacuation de déchets et uniquement à partir des milliers de molécules déposées par la poule dans l’œuf. Ces molécules sont réparties entre les différents compartiments de l’œuf (coquille, blanc, jaune, membranes) et assurent des fonctions bien déterminées. L’œuf contient donc des éléments nutritionnels parfaitement équilibrés. De par la diversité de ses constituants, la forte digestibilité de ces protéines et son équilibre idéal en acides aminés essentiels, l’œuf optimise l’apport de tous les éléments nutritifs essentiels à l’embryon. Aussi, il représente pour l’homme un aliment d’excellente qualité nutritionnelle. Il contient aussi de très nombreux composés avec un large spectre d’activités biologiques. De plus, il possède des systèmes de protection efficaces (défenses naturelles), pour maintenir l’œuf stérile et protéger l’embryon des agressions et/ou agresseurs de son environnement. Ces défenses sont de 2 natures : une défense physique assurée par la coquille qui est imperméable aux microorganismes si elle reste intacte, et une défense dite « chimique » constituée de molécules antimicrobiennes (antibactériennes et antivirales), présentes dans tous les compartiments de l’œuf.

L’œuf peut cependant être consommé cru et reste une source importante de toxi-infection alimentaire liée aux Salmonelles. Notre objectif est d’identifier les nombreuses molécules de l’œuf et de caractériser sur un plan fonctionnel leurs activités biologiques. (immuno-modulatrices, anti-hypertensives, anti-cancéreuses, anti-inflammatoires), qui sont d’un intérêt pour l’agroalimentaire, les biotechnologies, la cosmétique ou la santé humaine. Leurs fonctions dans la mise en place des défenses naturelles de l’œuf (minéralisation de la coquille, activités antimicrobiennes) et leur variabilité génétique ou environnementale sont explorées de manière à renforcer ces défenses et assurer au consommateur un œuf exempt de pathogène et un milieu stérile pour le développement harmonieux du poussin.

 

2- Activités et compétences

L’équipe possède des expertises en physiologie aviaire, en biochimie des protéines et dans le domaine des techniques séparatives pour purifier les protéines d’intérêt. L’équipe possède aussi une expertise reconnue en biologie moléculaire (identification de gène, quantification de leur expression), et dans les outils d’analyse à haut débit pour caractériser les gènes et les protéines dans l’œuf et les tissus effecteurs.

Nous développons ainsi :

  • une approche transcriptomique de manière à étudier l’expression différentielle des gènes dans les organes impliqués dans la formation de l’œuf (foie pour la synthèse du jaune, et segments de l’oviducte formant, successivement, le blanc d’œuf, les membranes coquillières et la coquille)
  • une approche protéomique dans les différents compartiments de l’œuf avec l’objectif d’identifier de nouveaux constituants et de caractériser la fonction de protéines impliquées dans la formation de la coquille, les défenses chimiques ou dans les fonctions biologiques du développement embryonnaire. Pour ce faire, l’équipe a développé une compétence en analyse bioinformatique, pour conduire une analyse intégrée des fonctions potentielles des protéines de l’œuf. Les tests biologiques pour déterminer les différentes activités antimicrobiennes de molécules étudiées sont également conduits au sein de l’équipe.

 

3- Résultats

Seuls une cinquantaine de protéines étaient identifiées dans l’œuf en 2006. Ce nombre est passé à plus de mille en quelques années grâce aux développements des outils d’analyse à haut débit et bioinformatique. L’analyse intégrative que nous avons conduite a révélé que l’œuf est composé de 1174 protéines différentes codées par 894 gènes différents. Nous avons analysé leurs distributions et la spécificité des protéines dans les différents compartiments de l’œuf (coquille, blanc, jaune). Les domaines fonctionnels présents dans les protéines ont été analysés et nous ont permis de classer ces centaines de constituants en fonction de leurs activités biologiques. Nous menons un effort plus particulier sur les protéines de l’œuf qui assurent la protection physique et chimique contre les bactéries, afin de permettre le développement harmonieux du poussin et un œuf exempt de pathogènes.

Les recherches menées sur la coquille de l’œuf portent sur les mécanismes de sa minéralisation qui assurent sa solidité. La coquille est constituée de carbonate de calcium et d’une trame organique dont les constituants contrôleraient la fabrication et, par conséquent, influenceraient ses propriétés mécaniques. Ces protéines de la matrice organique ont été identifiées et caractérisées biochimiquement à partir d’extraits de la coquille ou de son milieu de formation, le fluide utérin qui contient l’ensemble des précurseurs minéraux ou organiques de la coquille. Nous avons purifié et cloné les gènes codant pour des protéines spécifiques de la coquille synthétisées par l’utérus, où se forme la coquille, telles que les ovocalyxines 21, 25, 32 ou 36 et l’ovocléidine 116 en utilisant notamment une librairie cDNA des tissus reproducteurs de l’oiseau. La composition particulière du fluide utérin aux différents stades de formation de la coquille, la modification in vitro de la morphologie des cristaux de calcite et la relation entre structure cristalline et propriétés mécaniques de la coquille plaident en faveur du contrôle de la fabrication de la coquille par les protéines de sa matrice.

L’œuf possède une deuxième barrière antimicrobienne pour prévenir la pénétration et la croissance des micro-organismes. Les études conduites ont permis de mettre en évidence de nombreuses molécules antimicrobiennes. Il s’agit de molécules dégradant les parois cellulaires des bactéries, ou qui limitent la biodisponibilité de nutriments pour les bactéries. L’œuf contient aussi des protases et des antiprotéases inhibant la virulence des bactéries, ainsi que de nombreuses protéines appartenant à la famille des immunoglobulines dont les anticorps. Les efforts de l’équipe ont porté sur la purification et la caractérisation de certains de ces composés bactériens et sur l’étude de leur potentiel d’utilisation comme agent antibactérien (exemple de l’OVAX, brevet WO 2011/151407 A1).

La mise en évidence de variabilités génétiques de certains de ces constituants ou en fonction de l’environnement de la poule ou de l’œuf, ouvre des perspectives d’optimisation des activités des protéines impliquées dans les systèmes de défenses naturelles de l’œuf. A terme, ils permettront de renforcer les défenses naturelles des œufs envers les agents responsables de toxi-infections alimentaires.