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Actualités scientifiques

Division cellulaire : l’union des moteurs moléculaires fait la force !

Les cellules sont placées verticalement dans des cavités cellulaires micro- fabriquées ; les anneaux de cytokinèse des levures (schématisées en haut) et des cellules de mammifères (schématisées en bas) sont alors visibles (anneaux jaune et vert respectivement). Ces structures sont caractérisées par la dynamique collective distincte de leurs moteurs moléculaires.

 

© IGBMC / Equipe de Daniel Riveline

Still and rotating myosin clusters determine cytokinetic ring constriction.

Wollrab V(1,)(2,)(3,)(4,)(5,)(6), Thiagarajan R(1,)(2,)(3,)(4,)(5), Wald A(6), Kruse K(6), Riveline D(1,)(2,)(3,)(4,)(5).

Nat Commun 1 juillet 2016


1 juillet 2016

L’équipe de Daniel Riveline à l’IGBMC (CNRS, Inserm, Université de Strasbourg) et à l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaire (ISIS, CNRS, Université de Strasbourg), en collaboration avec l’équipe de Karsten Kruse (Saarland University, Allemagne) a mis en lumière le mécanisme de séparation des cellules de levures et de mammifères. Ces résultats ont été publiés dans le journal Nature Communications, le 1er juillet 2016.



La mitose, ou division cellulaire, est un processus fondamental dans le monde du vivant et permet la prolifération cellulaire. Elle consiste en la division d‘une cellule mère pour donner deux cellules filles génétiquement identiques entre elles et avec leur parente.

 

La dernière étape de la division est nommée cytokinèse et s’accompagne de la mise en place de l’anneau cytokinétique. Ce dernier est essentiel dans la séparation de la cellule mère en deux cellules filles. De la levure à l’homme, il est composé de milliers de moteurs et filaments moléculaires en interaction, les myosines et les filaments d’actines. Ces couples de protéines sont aussi impliqués dans la contraction musculaire. A ce jour, la manière dont cet ensemble de moteurs et de filaments agit de manière collective pendant la cytokinèse reste inconnue.

 

Des mécanismes de divisions voisins et distincts pour les anneaux de levures et de mammifères

 

Capitalisant des années de recherche initiées à l’université Rockefeller, poursuivies à l’ISIS puis à l’IGBMC, l’équipe de Daniel Riveline a développé une nouvelle méthode de culture cellulaire doté de structures micro-fabriquées en trois dimensions. Les cellules sont placées à la verticale dans des « coquetiers » cellulaires permettant de voir ainsi la fermeture de l’anneau cytokinétique dans un unique plan d’observation. Grâce à ce dispositif, les chercheurs ont pu déterminer, dans différents systèmes cellulaires, quelles organisations spatio-temporelles étaient mises en place pour que la cellule se divise.

 

Les moteurs myosines s’auto-organisent différemment chez des organismes comme la levure que ceux de la cellule de mammifère. Chez la levure, les agrégats de myosine tournent. Ce mouvement permet ainsi le transport de la machinerie de construction des parois de la levure durant la cytokinèse. Chez les mammifères, les moteurs myosines s’agrègent au sein même de l’anneau cytokinétique. Ils restent fixes dans leur référentiel permettant ainsi la mise en place du phénomène de constriction. Ces deux dynamiques distinctes des agrégats ont été modélisées par les approches théoriques de l’équipe de Karsten Kruse, et validées par les expériences.

 

Ces recherches suggèrent de nouveaux mécanismes de régulation par auto-organisation d’un ensemble de moteurs. Les effets collectifs des myosines permettraient de ce fait de guider le transport ou l’application de forces, suivant leurs modes d’interactions. L’ensemble de ces travaux ouvre ainsi de nouvelles perspectives de recherche à la fois en biologie du développement mais aussi en cancérologie. En effet, ces résultats pourraient aider à trouver des méthodes pour l’arrêt de la prolifération cellulaire incontrôlée lors de cancers.

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