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Concomitantly with the development of the embryo and extra-embryonic structures, initial chicken egg defenses are progressively altered, which suggests that alternative mechanisms appear to protect the embryo until hatching. To better understand the role of extra-embryonic fluids in the chicken egg defense during incubation, we analyzed the biochemical composition and antibacterial properties of the chicken amniotic and allantoic fluids. As for humans, the chicken amniotic fluid protects the embryo against mechanical shocks and microbial infections. Moreover, at the 12th day of incubation, the transfer of antibacterial molecules from the egg white increases the antibacterial potential of the chicken amniotic fluid, thus protecting the embryo until hatching, and probably after, all along its digestive tract, after oral absorption of the amniotic fluid. Some of these antibacterial proteins are specific to oviparous species and/or birds, which highlights the processes of evolution and adaptation of birds to their terrestrial environment. On the other hand, the antibacterial potential of the allantoic fluid still needs to be explored, but our study demonstrated the presence of active proteases, which could contribute to the digestion and recycling of embryonic metabolic wastes.; Avec le développement concomitant de l’embryon et des structures extra-embryonnaires, les défenses initiales de l’oeuf de poule s’altèrent, ce qui suggère la mise en place de systèmes relais pour protéger l’embryon jusqu’à son éclosion. Pour comprendre le rôle des fluides extra-embryonnaires dans cette fonction, nous avons analysé la composition et les propriétés biochimiques et antibactériennes des fluides amniotique et allantoïque de l’oeuf. Comme chez l’humain, le fluide amniotique chez la poule protège l’embryon contre les agressions physiques et microbiennes. De plus, nous avons démontré que le transfert des molécules antibactériennes du blanc au 12ème jour d’incubation augmente son potentiel antibactérien, assurant ainsi une protection de l’embryon jusqu’à l’éclosion, et probablement après, dans son tractus digestif, après l’ingestion du fluide amniotique. Les spécificités phylogénétiques de certaines des protéines identifiées suggèrent un processus d’adaptation des oiseaux à la flore microbienne terrestre. Pour le fluide allantoïque en revanche, nous n’avons pas pu confirmer son rôle antibactérien, mais nous avons mis en évidence la présence de protéases actives qui pourraient contribuer à la digestion et au recyclage des déchets métaboliques de l’embryon.

National audience

In oviparous, the embryonic development depends on the extra-embryonic structures, namely the yolk, amnioticand allantoic sacs. To better appreciate their role in the development of the chicken embryo, we analyzed thephysicochemical properties and biological activities of the amniotic (LA) and allantoic (LC) fluids from the 8thto 16th day of incubation. We showed that LA pH remains stable throughout the incubation (~7.5), while LC pHand osmolality values decrease significantly. Furthermore, from day 12 onwards, drastic changes in LA proteinpattern have been observed by SDS-PAGE analysis, with the transfer of egg white proteins in the amniotic sac,whereas the LC protein composition remains stable with proteins mainly coming from the egg yolk. Moreover,the LC major proteins identified by mass spectrometry are associated with lipid and vitamin metabolisms, aswell as in metal ion transport, while the LA major proteins refer to embryo’s nutrition and protection againstpathogens. On the other hand, active proteases have been identified in the two fluids using gelatin zymography.By mass spectrometry analysis, a total of 12 proteases was detected in the LC, compared to only 5 in the LA.These proteases are defined to be involved in morphogenesis and tissue remodeling, and 4 of them, uniquelyfound in the LC, are digestive proteases. Altogether, these data give new insights in the respective properties androles of LA and LC in embryo development. This study will allow us to identify biomarkers reflecting a goodembryonic development, to evaluate the impact of in ovo injections (vaccines, probiotics) on LA and LCcompositions and explore their repercussions on the development of the embryo and chick health., Chez les ovipares, le développement de l’embryon repose sur des structures extra-embryonnaires telles que les sacs vitellin, amniotique et allantoïque. Pour comprendre l’implication de ces structures dans le développement de l’embryon chez la poule, nous avons caractérisé les propriétés physicochimiques et les activités biologiques des fluides allantoïque (LC) et amniotique (LA) du 8ème au 16ème jour de l’incubation. Nous avons montré que le pH du LA reste stable tout au long de l’incubation (~7,5) tandis que le pH et l’osmolalité du LC diminuent significativement. En parallèle, des changements drastiques dans la composition du LA ont été observés par SDS-PAGE à partir du 12ème jour, avec le transfert des protéines du blanc dans le sac amniotique, alors que le LC conserve une composition protéique stable, constituée majoritairement de protéines du jaune. Une étude complémentaire par spectrométrie de masse a permis de définir les protéines majeures du LC comme impliquées dans le métabolisme des vitamines et lipides, ainsi que dans le transport d’ions métalliques, alors que celles du LA sont des protéines vraisemblablement impliquées dans la nutrition de l’embryon et dans sa protection contre les pathogènes. D’autre part, des activités protéolytiques ont été visualisées par zymographie et une analyse par spectrométrie de masse a permis d’identifier 12 protéases dans le LC contre seulement 5 dans le LA. Ces protéases sont décrites comme impliquées dans la morphogénèse et la régénération de tissus, et 4 d’entre-elles, spécifiquement identifiées dans le LC, sont des protéases digestives. Ces résultats suggèrent une implication importante des deux fluides dans les processus du développement embryonnaire. A terme, cette étude permettra d’identifier les paramètres et les molécules témoignant du bon développement de l’embryon, et d’évaluer l’impact d’injections in ovo dans ces fluides (vaccins/probiotiques) sur leur composition, et leur éventuelle répercussion sur le développement de l’embryon et la santé du futur poussin.

Investigating the role of the amniotic and allantoic fluids during the development of the chicken embryo. Chick meeting du GDR 3604 "Modèle aviaire"

International audience

La poule aux oeufs d'or. Village des sciences - INRA Nouzilly