Cependant, des chercheurs de l'unité de dynamique de la division cellulaire de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) ont publié un article dans Nature Communications. , avec les professeurs Toshiya Nishimura de l'Université de Hokkaido (anciennement à l'Université de Nagoya), Minoru Tanaka de l'Université de Nagoya, Satoshi Ansai de l'Université de Tohoku (actuellement à l'Université de Kyoto) et Masato T. Kanemaki de l'Institut national de génétique.

L'étude franchit les premières étapes majeures pour répondre aux questions sur la mitose embryonnaire, grâce à une combinaison de nouvelles techniques d'imagerie, de la technologie d'édition du génome CRISPR/Cas9, d'un système moderne d'inactivation des protéines et du medaka, ou poisson de riz japonais (Oryzias latipes).

Les timelapses qu’ils ont produits aident à répondre à des questions fondamentales sur le processus complexe de division égale des chromosomes au cours de la mitose embryonnaire, et tracent simultanément la prochaine frontière de l’exploration scientifique. Comme le professeur Tomomi Kiyomitsu, auteur principal de l'étude, décrit les timelapses en disant :"Ils sont magnifiques, à la fois en eux-mêmes et parce qu'ils jettent de nouvelles bases pour élucider la mitose embryonnaire."

Au cœur du mystère de la mitose embryonnaire se trouve l’étape cruciale au cours de laquelle les chromosomes, qui contiennent toute l’information génétique de la cellule, sont alignés et séparés de manière égale en cellules filles. Un acteur clé de ce processus est le fuseau mitotique, constitué de microtubules – de longues fibres protéiques utilisées pour la structure et le transport intracellulaires – qui rayonnent depuis les pôles opposés du fuseau et s’attachent aux chromosomes situés au milieu. Le fuseau capture correctement les chromosomes dupliqués et les sépare également dans les cellules filles pendant la division.

De nombreux facteurs déterminent la formation du fuseau, et l'un d'eux est la protéine Ran-GTP, qui joue un rôle essentiel dans la division cellulaire des cellules reproductrices femelles, dépourvues de centrosomes (organites cellulaires responsables de l'assemblage des microtubules), mais pas dans les petites cellules somatiques. qui possèdent des centrosomes. Cependant, on ne sait pas depuis longtemps si le Ran-GTP est nécessaire à l'assemblage du fuseau chez les premiers embryons vertébrés, qui contiennent des centrosomes mais présentent des caractéristiques uniques, comme une taille cellulaire plus grande.

Contrairement aux premiers embryons de mammifères, les cellules embryonnaires des poissons sont transparentes et se développent de manière synchrone dans une couche uniforme unicellulaire, ce qui les rend beaucoup plus faciles à suivre. Le médaka s'est avéré particulièrement bien adapté aux chercheurs, car ces poissons tolèrent une large plage de températures, produisent des œufs quotidiennement et possèdent un génome relativement petit.

Étant tolérantes à la température, les cellules embryonnaires du medaka peuvent survivre à température ambiante, ce qui les rend particulièrement adaptées à la photographie timelapse en direct de longue durée.

Le fait que les médakas produisent fréquemment des œufs et ont une taille de génome relativement petite en fait de bons candidats pour l’édition du génome médiée par CRISPR/Cas9. Grâce à cette technologie, les chercheurs ont créé des medaka génétiquement modifiés, ou transgéniques, dont les cellules embryonnaires mettent littéralement en évidence la dynamique de certaines protéines impliquées dans la mitose.

En étudiant les timelapses du fuseau mitotique en développement dans des embryons medaka transgéniques vivants, les chercheurs ont découvert que les grands embryons précoces assemblent des fuseaux uniques différents des fuseaux somatiques. De plus, Ran-GTP joue un rôle décisif dans la formation du fuseau dans les premières divisions embryonnaires, mais son importance diminue dans les embryons à un stade ultérieur. Cela est peut-être dû au fait que la structure du fuseau est remodelée à mesure que les cellules deviennent plus petites au cours du développement, bien que la raison exacte fasse l'objet de recherches futures.

Les chercheurs ont également découvert que les premières cellules embryonnaires ne disposent pas d'un point de contrôle dédié à l'assemblage du fuseau, qui caractérise la plupart des cellules somatiques et qui sert à garantir que les chromosomes sont correctement alignés avant la ségrégation.

Comme le dit le professeur Kiyomitsu, "le point de contrôle n'est pas actif, et pourtant les ségrégations chromosomiques sont toujours très précises. Cela pourrait s'expliquer par le fait que les cellules embryonnaires doivent se diviser très rapidement, mais c'est quelque chose que nous souhaitons étudier plus en profondeur."

Bien que la modification génétique du poisson medaka et l'étude des premiers embryons aient conduit à de nouvelles connaissances clés sur la mitose embryonnaire, ce n'est qu'un début pour le professeur Kiyomitsu et son équipe.

En plus des questions liées au rôle décroissant du Ran-GTP dans les étapes ultérieures et au point de contrôle manquant de l’assemblage du fuseau, il souligne la symétrie satisfaisante des divisions cellulaires dans les timelapses. "La formation du fuseau est caractérisée par un degré élevé de symétrie, car les cellules semblent se diviser selon des tailles et des directions définies, et le fuseau est systématiquement au centre des cellules. Comment le fuseau peut-il s'orienter si régulièrement à travers les cellules ? , et comment parvient-il à trouver le centre à chaque fois ?"

Au-delà des timelapses, l'équipe espère également consolider davantage cette nouvelle fondation avec des lignées génétiques medaka supplémentaires pour servir de modèles pour la recherche sur les cellules embryonnaires, et en même temps optimiser le processus d'édition du génome.

À terme, l'équipe souhaite tester la généralisabilité de ses résultats en étudiant la mitose embryonnaire dans d'autres organismes et, à un stade ultérieur, elle souhaite explorer l'évolution de l'assemblage du fuseau et des divisions embryonnaires, ce qui contribuerait également à une meilleure compréhension de l'embryogenèse humaine. et au développement du diagnostic et du traitement de l'infertilité humaine.

"Avec cet article, nous avons créé une base solide", déclare le professeur Kiyomitsu, "mais nous avons également ouvert une nouvelle frontière. La mitose embryonnaire est belle, mystérieuse et difficile à étudier, et nous espérons qu'avec nos travaux, nous pourrons éventuellement rapprochez-vous un peu plus de la compréhension des processus complexes au début de la vie."