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Les centrioles sont des organites cylindriques à base de microtubules présents dans la plupart des cellules eucaryotes. Chacun est composé de neuf amas de microtubules triplet qui forment un tube d'alpha et de bêta-tubuline de 500 nm de long et 200 nm de large. Dans les cils et les flagelles, la disposition se déplace vers neuf groupes doublets, qui alimentent la motilité. Les centrioles se trouvent à l’intérieur du centrosome, une région enrichie de plus de 100 protéines connue sous le nom de matériau péricentriolaire (PCM). Cette matrice, dépourvue de membrane environnante, fournit un échafaudage pour la nucléation des microtubules.
Pendant la mitose, un centrosome contient deux paires de centrioles et de PCM. Les centrosomes migrent vers les pôles opposés du noyau et les microtubules rayonnent vers l'extérieur pour former le fuseau mitotique. Les fibres du fuseau s'attachent aux centromères chromosomiques au niveau de la plaque métaphase, tandis que les fibres restantes aident à séparer les cellules filles pendant la cytokinèse.
L'interphase, comprenant G1, S et G2, assure la croissance et la synthèse d'ADN à la cellule. Le PCM est organisé par la péricentrine, une protéine d'échafaudage, qui ancre une extrémité aux microtubules centrioles et s'étend radialement pour recruter d'autres composants de la matrice. Le centrosome fonctionne comme un centre organisateur de microtubules (MTOC) pendant cette période.
Dans G1, les centrioles s'écartent légèrement et le restent jusqu'au début de la mitose. La duplication centriole commence à la fin du G1. Au cours de la phase S, chaque centriole « mère » nuclée un centriole « fille » à angle droit – un processus semi-conservateur analogue à la réplication de l’ADN. À G2, les centrioles filles grossissent et les centrioles mères recrutent des PCM supplémentaires en vue de l'assemblage du fuseau.
Les corps basaux sont des centrioles non appariés qui servent de base aux cils et aux flagelles. Encerclés par le PCM, les microtubules du corps basal entraînent le battement des cils de l’épithélium respiratoire ou des flagelles des spermatozoïdes. Les protéines motrices des microtubules au sein de ces structures dictent la direction et le rythme du mouvement.
De nombreuses cellules cancéreuses possèdent des centrosomes surnuméraires, un phénotype souvent lié à des mutations du gène suppresseur de tumeur p53. Un excès de centrosomes peut entraîner une instabilité chromosomique. Les agents chimiothérapeutiques tels que la vincristine et le paclitaxel ciblent la dynamique des microtubules, perturbant la formation du fuseau et arrêtant la division cellulaire.