Un nouveau mécanisme essentiel à la bonne ségrégation du matériel génétique

Anne Pacquelet, chargée de recherche dans l’équipe de Grégoire Michaux, et ses collègues de l’Institut de Génétique et de Développement de Rennes (IGDR), Perrine Uhart et Jean-Pierre Tassan, viennent de mettre en évidence un nouveau mécanisme contrôlant la position du sillon de division et jouant un rôle essentiel pour assurer la répartition du matériel génétique lors de la division cellulaire. Ce travail est publié dans la revue The Journal of Cell Biology (vol. 210, no.7, septembre 2015).

La ségrégation du matériel génétique, étape essentielle de la division cellulaire

Lorsqu’une cellule se divise, son matériel génétique est réparti équitablement entre les deux cellules filles. Cette ségrégation du matériel génétique est une étape essentielle de la division cellulaire car une mauvaise répartition de l’ADN lors de la division provoque une aneuploïdie qui peut notamment conduire à la transformation tumorale des cellules. Plusieurs mécanismes assurent la répartition de l’ADN entre les cellules filles.

Tout d’abord la formation du fuseau mitotique permet de séparer les chromosomes en deux lots égaux. Le fuseau mitotique contrôle ensuite la formation d’un sillon de division qui clive la cellule mère entre les deux lots de chromosomes. Une protéine du cytosquelette, la myosine, est aussi capable d’induire la formation d’un sillon de division, indépendamment de la présence du fuseau mitotique.

Pourtant, dans certaines cellules, la myosine et le fuseau mitotique sont localisés du côté opposé de la cellule. Dans ces cellules, la position du sillon de division résulte-t-elle d’un équilibre entre les signaux venant du fuseau mitotique et de la myosine ? Ces signaux doivent-ils être régulés pour que la position du sillon permette de ségréger correctement l’ADN ? C’est à ces questions qu’Anne Pacquelet et ses collègues de l’IGDR ont cherché à répondre.

Un nouveau mécanisme de régulation de la position du sillon de division

Pour étudier les mécanismes de la division cellulaire, les chercheurs utilisent l’embryon du vers C. elegans au stade une-cellule car cette cellule de grande taille permet de visualiser facilement les différentes étapes de la division cellulaire. Dans cette cellule, la myosine s’accumule du côté antérieur en début de division alors que le fuseau mitotique est positionné du côté postérieur.

A travers plusieurs expériences de génétique, ils ont découvert que la position du sillon de division coïncide avec celle du fuseau mitotique grâce à plusieurs protéines, l’anilline et les kinases PAR-4/LKB1 et PIG-1/MELK, qui limitent l’accumulation de myosine active lorsque le sillon commence à se former. En absence de l’anilline et de PAR-4/LKB1 ou PIG-1/MELK, l’accumulation de myosine est augmentée et prolongée : ceci provoque un important déplacement du sillon de division qui n’est alors plus capable de cliver entre les deux lots de chromosomes.

Le travail des chercheurs met ainsi en évidence l’existence d’un mécanisme régulant l’activité de la myosine au cours de la division. Ce mécanisme est essentiel pour que la position du sillon coïncide avec celle du fuseau mitotique, permettant ainsi une ségrégation correcte du matériel génétique.

Ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur l’origine possible des anomalies de ségrégation du matériel génétique observées dans les cellules humaines ainsi que sur le rôle de la kinase PIG-1/MELK qui est connue pour être surexprimée dans de nombreuses tumeurs humaines.

L’anilline et les kinases PAR-4 et PIG-1 coordonnent la position du fuseau mitotique et du sillon de division. Lors de la première division de l’embryon de C. elegans, le fuseau mitotique induit la formation du sillon de division. Dans les embryons sauvages (à gauche), l’anilline, PAR-4 et PIG-1 empêchent l’accumulation de myosine active au cortex antérieur de l’embryon, le sillon clive entre les deux lots de chromosomes et le matériel génétique est correctement réparti entre les deux cellules filles. En absence de l’anilline et de PAR-4 ou PIG-1 (à droite), la myosine s’accumule de façon excessive au cortex : ceci provoque un déplacement du sillon vers le côté antérieur de la cellule, empêchant ainsi la ségrégation correcte de l’ADN. © Anne Pacquelet

En savoir plus

>> Résumé et références de l'article "PAR-4 and anillin regulate myosin to coordinate spindle and furrow position during asymmetric division" 

>> Voir la vidéo "Maintaining the link between spindle and furrow position" (du 28 septembre 2015) de la série Biosights présentant les travaux de recherche publiés dans la revue The Journal of Cell Biology (en anglais)

>> Article publié sur le site web de l'Institut des Sciences Biologiques du CNRS : "Un mécanisme inédit de régulation de la position du sillon de division cellulaire"

 

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