Découverte d'un nouveau mécanisme de la division cellulaire
Publié par Adrien le 16/07/2015 à 12:00
Source: Martin LaSalle - Université de Montréal

Image d'une cellule humaine en cours de division avec les microtubules en vert, les chromosomes (ADN) en bleu et les kinétochores, en rose. Photo: Wikipedia.
Des chercheurs ont découvert que les chromosomes jouent un rôle actif dans la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce...) cellulaire animale à une étape précise, la cytocinèse, quand la cellule se scinde pour former deux nouvelles cellules filles.

C'est ce qu'ont observé Gilles Hickson, professeur agrégé au Département de pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance (πάθος...) et biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) cellulaire de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...) et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) au Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) du CHU Sainte-Justine, ainsi que son assistante Silvana Jananji, en collaboration avec une équipe de chercheurs dirigée par Buzz Baum, de l'University College of London, au Royaume-Uni.

Le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du...) de leurs recherches sera prochainement publié dans la revue Nature.

La division cellulaire est à la base de toute forme de vie : le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) a pour origine une seule cellule qui se divise des milliards de fois pour créer tous les différents tissus, et certaines de ces cellules continuent de se diviser des milliards de fois chaque jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long de la vie (La vie est le nom donné :). Or, on ne comprend pas encore l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) des mécanismes moléculaires en jeu et l'on ignorait jusqu'ici que les chromosomes pouvaient exercer une action à cette étape de la cytocinèse.


Professeur au Département de pathologie et biologie cellulaire à l'UdeM, Gilles Hickson verra l'une de ses études publiée pour la première fois dans la revue Nature. Photo: Amélie Philibert.
Une division sans erreur

Chez la cellule animale, la division implique une séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) des chromosomes, la mitose, qui aboutit à la formation de deux nouvelles cellules filles par cytogenèse. "La division est un processus complexe difficilement perturbable mais, lorsqu'une erreur survient dans la séparation de l'ADN ou dans la cytocinèse qui suit, elle peut, par exemple, être à la source d'un cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est menacée. Ces cellules...)", illustre Gilles Hickson.

Pour l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire »...), il est bien connu que des structures semblables à des câbles microscopiques, qu'on nomme microtubules, permettent de tirer les chromosomes vers deux pôles de la cellule pendant le processus de division.

"À ce moment, des microtubules séparent physiquement les chromosomes en leur centre, ou kinétochore, et en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'autres microtubules signalent au cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) de la cellule où se trouve son équateur, c'est-à-dire le lieu où s'opérera la division", explique le chercheur. Et, jusqu'à ce jour, on croyait que les chromosomes jouaient seulement un rôle passif, qu'ils se laissaient tirer par les microtubules et qu'ils n'agissaient pas sur la cytocinèse.

Ce qui n'est pas le cas !

Rôle actif des chromosomes

À partir de cellules de drosophiles - les fameuses petites mouches à fruits! -, l'équipe de chercheurs a découvert en laboratoire, à l'aide d'outils génétiques puissants et de la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie...) sophistiquée, que les chromosomes émettent des signaux qui influencent le cortex de la cellule et qui renforcent l'action des microtubules.

L'un des signaux clés que les chercheurs ont identifié agit à travers un complexe enzymatique, une phosphatase nommée Sds22-PP1, qui se localise au kinétochore. Ils ont aussi démontré que cette voie de signalisation agit dans des cellules humaines.

"Une telle conservation évolutionnaire, des mouches aux êtres humaine, est considéré comme étant un processus aussi fondamental que la division cellulaire, et c'est pourquoi les drosophiles représentent un modèle très puissant pour faciliter notre compréhension de la biologie humaine", précise-t-il.

Lorsque les chromosomes sont ségrégués, ils se rapprochent de la membrane aux pôles de la cellule et, grâce à l'action de cette enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et...), cela contribue à ramollir la membrane polaire "facilitant l'allongement de la cellule et la division qui se produit par la suite à l'équateur", poursuit M. Hickson.


Image prise au cours de l'anaphase, une phase rapide au cours de laquelle les chromosomes (en rouge) se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule, jusqu'à la division cellulaire. Photo: Rodrigues (Rodrigues est la plus petite des trois îles de l’archipel des Mascareignes.) et al, Nature.
Une nouvelle voie de recherche

La découverte de ce mécanisme est majeure pour l'avancement des connaissances du processus de division cellulaire.

"Cela fait plus de 100 ans qu'on étudie la division cellulaire, mais on cherche toujours à comprendre les mécanismes moléculaires concernés. C'est important parce que la division cellulaire est à la base de la vie et aussi de certaines maladies", rappelle celui qui y a consacré les 15 dernières années de sa vie de chercheur en biologie cellulaire.

De fait, tous les cancers sont caractérisés par une division cellulaire incontrôlée les processus sous-jacents constituent des cibles potentielles pour intervenir de façon thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) afin d'en prévenir l'apparition et la propagation.

Mais avant d'en arriver là, M. Hickson et ses collaborateurs doivent poursuivre leurs recherches pour mieux comprendre les processus et les signaux dont la cellule tient compte pour se diviser, car toutes les cellules du corps et même d'un tissu ne se divisent pas tout à fait de la même manière.

Par exemple, les cellules souches se divisent de façon asymétrique, tandis que la plupart des cellules se divisent de façon symétrique et les chercheurs comprennent encore mal pourquoi. Il s'agit là d'un élément fondamental dont ils doivent tenir compte avant qu'on parvienne éventuellement à mettre au point (Graphie) des thérapies qui inhiberont la division des cellules cancéreuses sans nuire aux cellules saines.
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