Un échafaudage au centre de notre squelette cellulaire

Publié par Isabelle le 24/02/2020 à 14:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE ont découvert une nouvelle nano-structure qui se situe au centre de notre squelette cellulaire. Cette découverte va permettre de mieux comprendre comment la cellule maintient son architecture ainsi que les pathologies associées aux dysfonctionnements de cette structure.


Vue schématique du nano-cylindre (fuchsia) qui est au centre du squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un...) cellulaire de la cellule (en noir sur l'image). © UNIGE

Toutes les cellules animales possèdent une organelle appelée centrosome, essentielle à l'organisation (Une organisation est) de leur squelette cellulaire. Celui-ci est d'une importance capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif, dans ce cas on parle aussi de...), notamment pour 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 nombre" est la réciproque de la fonction...) cellulaire lors de laquelle il permet le partage fidèle de l'information génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) entre deux cellules filles. Lorsque les cellules ne se divisent plus, les centrioles, structures cylindriques composées de microtubules à la base du centrosome, migrent vers la membrane plasmique et permettent la formation des cils primaires et mobiles, servant respectivement au transfert d'informations et à la genèse du mouvement. Au cours de leurs fonctions biologiques, les centrioles rencontrent de nombreuses forces auxquelles ils doivent résister. Des scientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom d'Académie de Genève,...) (UNIGE) ont découvert une structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) au centre de ces nano-cylindres, véritable échafaudage cellulaire maintenant l'intégrité physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) de cette organelle. Cette découverte, à lire dans la revue Science Advances, permettra de mieux comprendre les fonctions du centriole et les pathologies associées à son dysfonctionnement.

Les micro-structures cylindriques nommées centrioles ont pour fonction de former le centrosome, organisateur principal du squelette de microtubules de la cellule, et les cils, véritables antennes cellulaires. Des défauts d'assemblage ou de fonctionnement du centriole peuvent engendrer des pathologies chez l'être humain, telles que les ciliopathies, des troubles de la rétine (La rétine est l'organe sensible de la vision. D'origine diencéphalique, elle est une mince membrane pluri-stratifiée d'environ 0,5 mm d'épaisseur couvrant environ 75 % de la...) pouvant provoquer la perte de la vision.

Des microscopes surpuissants

Les centrioles sont formés de microtubules qui sont des composants du squelette cellulaire. "Ils possèdent une organisation canonique définie par neuf triplets de microtubules qui doivent être maintenus en une unité structurale afin de résister aux diverses forces auxquelles ils sont confrontés au cours de leurs fonctions cellulaires", explique Paul Guichard, professeur au Département de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une...) cellulaire de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le groupe de Paul Guichard et de Virginie Hamel, chercheuse au Département de biologie cellulaire et co-responsable de l'étude, a découvert un échafaudage interne à cette organelle en utilisant des microscopes électroniques surpuissants, en collaboration avec des chercheurs 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 moment où les...) de Bâle et du Campus (Un campus (du mot latin désignant un champ) désigne l'espace rassemblant les bâtiments et l'infrastructure d'une université ou d'une école située hors d'une ville. Ce terme...) Helmholtz à Neuherberg en Allemagne. "Cette étude a permis d'analyser des centrioles de quatre espèces différentes et de démontrer que cet échafaudage interne est présent systématiquement", rapporte Maeva Le Guennec, chercheuse à l'UNIGE et première auteure de l'étude.

"Nous avons ensuite cherché à savoir quelles protéines centriolaires étaient localisées dans cette nouvelle structure", poursuit Virginie Hamel. Pour cela, les chercheurs de l'UNIGE ont utilisé une méthode innovante de super-résolution, appelée microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments...) à expansion, qui permet de gonfler les cellules sans les déformer pour observer leur organisation interne. Ainsi, ils ont pu identifier quatre protéines qui sont localisées au niveau de cet échafaudage interne.

Mieux comprendre la dégénérescence rétinienne

"Nous avons réalisé que les quatre protéines que nous avons identifiées sont associées à des pathologies liées à la dégénérescence rétinienne", relève Virginie Hamel. La perte des photorécepteurs rétiniens est possiblement due à un défaut de maintien des doublets de microtubules présents dans ces cellules spécialisées. "Nous entendons à présent découvrir le lien possible entre un tel défaut de maintien structural et les troubles de la rétine, afin d'ouvrir la voie à une meilleure compréhension de cette pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance (πάθος...)", conclut Paul Guichard.

Cette 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 recherche...) est publiée dans Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aaz4137

Contacts:
- Paul Guichard - Professeur au Département de biologie cellulaire - Faculté des sciences - Paul.Guichard at unige.ch
- Virginie Hamel - Collaboratrice scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) au Département de biologie cellulaire - Faculté des sciences - Virginie.Hamel at unige.ch
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