*Une étude révèle des rôles jusqu'alors inconnus pour les complexes protéiques conservés dans le processus de division cellulaire.*
24 février 2023
Berkeley, Californie —Une équipe de scientifiques dirigée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley a découvert un nouveau mécanisme utilisé par les cellules pour assurer la répartition uniforme du matériel génétique lors de la division cellulaire. La découverte, publiée dans la revue *Nature*, remet en question le modèle de longue date sur la manière dont ce processus cellulaire critique se produit et pourrait avoir des implications dans la compréhension et le traitement de maladies causées par des erreurs dans la ségrégation des chromosomes, telles que le syndrome de Down et certains cancers.
Au cours de la division cellulaire, une cellule doit dupliquer avec précision puis distribuer ses chromosomes (les structures qui transportent l’information génétique de la cellule) dans deux nouvelles cellules. La cellule utilise une machinerie complexe de protéines pour garantir que chaque nouvelle cellule se retrouve avec le bon complément de chromosomes, mais le fonctionnement exact de cette machinerie reste un sujet d'études scientifiques intenses.
La théorie dominante, connue sous le nom de modèle « kinétochore-tension », soutient que des complexes protéiques spécialisés appelés kinétochores, qui se forment à la surface des chromosomes, détectent et répondent aux forces générées lors de la ségrégation des chromosomes. Comme des équipes de tir à la corde équilibrant leur emprise sur une corde, ces kinétochores exerçaient des forces sur les chromosomes jusqu'à ce que les forces soient équilibrées, indiquant que les chromosomes étaient correctement alignés et prêts à être divisés.
Dans leur nouvelle étude, l'équipe dirigée par Berkeley a découvert que même si les kinétochores sont effectivement importants, un ensemble entièrement différent de complexes protéiques, appelés complexes passagers chromosomiques (CPC), sont également essentiels à la surveillance et à la correction des erreurs dans la distribution des chromosomes. Les chercheurs ont fait cette découverte en développant une nouvelle méthode pour étudier la division cellulaire dans l’espace tridimensionnel d’un organisme vivant.
« Les kinétochores étaient connus pour leur importance, mais nous avons été surpris de constater que les protéines passagères sont également essentielles à la détection des erreurs de ségrégation chromosomique. Notre travail change le paradigme de la façon dont nous pensons à ce processus cellulaire fondamental », a déclaré l'auteur principal Ashley Pagliuca, chercheur postdoctoral à l'UC Berkeley.
Grâce à leur nouvelle méthode d'imagerie, les chercheurs ont suivi les mouvements des CPC lorsqu'ils interagissaient avec les chromosomes pendant la mitose, le processus par lequel une cellule se divise en deux cellules filles identiques. À leur grande surprise, ils ont découvert que les CPC étaient non seulement constamment en mouvement, mais également très dynamiques, changeant constamment de forme et de composition à mesure qu'ils se déplaçaient le long des chromosomes. Ce comportement dynamique a permis aux CPC d'échantillonner les forces générées par les kinétochores et d'identifier les moments où les chromosomes n'étaient pas correctement alignés.
"Les CPC agissaient littéralement comme des mains cellulaires, se déplaçant d'avant en arrière le long des bras chromosomiques jusqu'à ce qu'ils puissent atteindre et saisir les microtubules, qui sont de minuscules filaments qui aident à séparer les chromosomes", a déclaré Rebecca Heald, co-auteure principale de l'UC. Professeur à Berkeley de biologie moléculaire et cellulaire. "Ils tireraient ensuite sur ces microtubules et déplaceraient les chromosomes, corrigeant ainsi les erreurs d'alignement des chromosomes."
Dans des expériences de suivi, les chercheurs ont pu démontrer que les CPC étaient essentiels à la ségrégation précise des chromosomes lors de la division cellulaire. Lorsqu'elles épuisent les CPC des cellules, celles-ci commettent fréquemment des erreurs dans la distribution des chromosomes, ce qui entraîne une aneuploïdie, une condition dans laquelle les cellules ont un nombre anormal de chromosomes. Ces résultats suggèrent que les CPC jouent un rôle essentiel dans la prévention de l'aneuploïdie, qui peut entraîner des anomalies du développement, des fausses couches et certains types de cancer.
"Notre découverte ouvre de nouvelles voies pour comprendre les causes de l'aneuploïdie et pour développer des thérapies potentielles pour les maladies associées à l'aneuploïdie", a déclaré Pagliuca.
La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health, la National Science Foundation, le UCSF Cancer Center et le Jane Coffin Childs Memorial Fund for Medical Research.
