Une cellule vivante est une métropole animée, avec d’innombrables molécules et protéines circulant dans des espaces surpeuplés dans toutes les directions. La division cellulaire est un grand événement qui transforme complètement le paysage. La cellule commence à se comporter comme l’hôte d’une compétition internationale, reconfigurant des rues entières, déplaçant des bâtiments et réacheminant ses systèmes de transport.
Depuis des décennies, les chercheurs sont captivés par la capacité de la cellule à organiser une transformation aussi spectaculaire. Au cœur du processus se trouve le cytosquelette microtubulaire, un réseau de fibres qui fournit un soutien structurel et facilite le mouvement au sein de la cellule, garantissant ainsi la bonne ségrégation des chromosomes. Les erreurs de division cellulaire peuvent entraîner un large éventail de maladies et de troubles, notamment le cancer ou des troubles génétiques.
Pourtant, malgré son importance cruciale, les mécanismes exacts régissant la manière dont les cellules réorganisent leur intérieur au cours de la division cellulaire restent un mystère. Comment une cellule sait-elle quand et comment réorganiser son échafaudage interne ? Quels sont les signaux moléculaires qui gouvernent ces changements ? Quels sont les principaux acteurs qui dirigent tout cela ?
Selon de nouvelles recherches, certains des changements se résument à un système étonnamment simple et élégant : l’actionnement d’un interrupteur moléculaire. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Communications naturelles par des chercheurs du Centre de régulation génomique de Barcelone et de l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire de Dortmund.
Au cœur de la découverte se trouve la protéine PRC1. Lors de la division cellulaire, PRC1 joue un rôle clé dans l'organisation de la division cellulaire. Il réticule les microtubules, aidant ainsi à former une structure dans la région cruciale où les microtubules se chevauchent et où les chromosomes sont séparés.
Mais PRC1 n'agit pas seul. Son activité est étroitement contrôlée pour garantir que les microtubules s’assemblent au bon moment et au bon endroit. La protéine est contrôlée par un processus appelé phosphorylation, dans lequel des enzymes ajoutent de petites balises chimiques à des régions spécifiques de sa surface. Ces balises moléculaires peuvent augmenter ou diminuer l’activité de PRC1.
Nous avons découvert que la manipulation de l'état de phosphorylation de PRC1 peut induire des transitions à grande échelle entre différents états d'organisation du cytosquelette nécessaires à la division cellulaire. Les modifications ne prennent que quelques minutes. »
M. Wei Ming Lim, premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral au CRG
Les chercheurs ont fait cette découverte en développant un nouveau système de laboratoire où ils peuvent contrôler avec précision et même inverser les transitions des structures cytosquelettiques associées aux différentes étapes de la division cellulaire en dehors d'un système vivant. La nouvelle technologie peut aider les chercheurs à étudier les mécanismes fondamentaux régissant la division cellulaire avec plus de contrôle et de détails qu’auparavant, et en temps réel.
« Nous pouvons désormais créer et observer des films d'un cytosquelette en réorganisation au microscope, tout en faisant une avance et un rembobinage rapides à notre guise. Il s'agit d'une étape importante dans le domaine », déclare Thomas Surrey, professeur de recherche à l'ICREA, auteur principal de l'étude et chercheur au Centre de Régulation Génomique de Barcelone.
Le nouveau système pourrait éventuellement faire la lumière sur des stratégies thérapeutiques potentielles pour les affections dans lesquelles la division cellulaire se déroule mal, comme le cancer. Cependant, pour Surrey, les implications de l’étude sont la manière dont elle inspire un sentiment d’émerveillement face à la sophistication du monde naturel. « Les cellules sont incroyablement petites, mais en leur sein existe un système hautement organisé et très complexe qui fonctionne avec une grande précision. Avec des découvertes comme celles-ci, cette complexité commence à se dévoiler », conclut-il.
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