Un point de contrôle indispensable au fonctionnement de la cellule
Publié par Adrien le 05/09/2018 à 00:00
Source: CNRS-INSB
La coordination de la croissance et de la division des cellules est essentielle à leur bon fonctionnement. Chez la levure de boulangerie, le mécanisme par lequel l'homogénéité de la taille des cellules est établie et maintenue tout au long du cycle cellulaire est encore mal compris. Par ce travail, publié dans la revue eLife, les chercheurs ont identifié un nouveau point (Graphie) de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la taille des cellules au cours du cycle cellulaire.


Figure: schéma montrant la dynamique de la synthèse des histones au cours d'un cycle de 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...) mitotique chez S. cerevisiae. Ce marqueur a été utilisé pour déterminer précisément l'enchainement des phases du cycle cellulaire.
© Gilles Charvin

La vie (La vie est le nom donné :) d'une cellule se déroule selon un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) d'étapes constituant le cycle cellulaire: les cellules grandissent, en dupliquant notamment leur matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et leurs organites cellulaires, puis se divisent. Leur bon fonctionnement exige donc une coordination appropriée entre leur croissance et leur division. Si un point de contrôle de la taille des cellules au cours de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) G1 du cycle cellulaire (avant la duplication du matériel génétique) a déjà été identifié dans de précédents travaux, le mécanisme qui permet d'assurer l'homogénéité de taille dans une population est encore mal caractérisé. Jusqu'à présent, les recherches ont montré que lorsque la cellule est trop petite, ce point de contrôle en phase G1 bloque son entrée en phase de division cellulaire jusqu'à ce qu'elle ait atteint la taille requise. La durée de la phase G1 est donc d'autant plus longue que la taille de la cellule est petite à la naissance. Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer le fonctionnement de la détection de la taille, mais le mécanisme détaillé reste encore débattu.

Dans cette étude sur Saccharomyces cerevisiae, les chercheurs se sont demandés si un tel point de contrôle pouvait exister à d'autres moments du cycle cellulaire, divisé en 4 phases: G1, S (= synthèse d'ADN), G2, M (= division cellulaire). Pour le déterminer, ils ont utilisé un marqueur fluorescent permettant de décomposer le cycle dans ses quatre phases et de corréler la taille des cellules avec la durée de chaque phase. Ce marqueur leur permettait plus précisément d'observer la synthèse des histones, protéines associées à l'ADN dont la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) fluctue durant le cycle. A l'aide d'un dispositif microfluidique (La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre.) fabriqué pour les besoins de l'étude, ils ont observé la croissance et la division de plusieurs milliers de cellules individuelles possédant ce marqueur fluorescent.

Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), les chercheurs ont validé leur technique en observant le contrôle de la taille des cellules qui s'opère en phase G1 du cycle cellulaire. Ils ont ensuite non seulement identifié un autre point de contrôle en phase G2 mais aussi démontré que ce second point de contrôle était plus important, c'est-à-dire qu'il contribue davantage que son équivalent en G1 à limiter la variabilité de taille au cours du cycle cellulaire.

Pour confirmer leurs observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...), les chercheurs ont observé l'impact de mutations de gènes liés à la progression du cycle cellulaire sur ce mécanisme. Ils ont ainsi montré que les mutants de gènes impliqués dans la progression de la phase G1 ont peu d'effet sur l'homogénéité de la taille des cellules. De façon inattendue, parmi les gènes du cycle cellulaire testés qui affectent la compensation de la taille dans G1 ou G2, les chercheurs ont constaté que les gènes liés à la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de la cycline B-Cdk avaient l'impact le plus fort sur l'homogénéité de la taille des cellules.

Cette étude, dans laquelle la progression du cycle cellulaire a été suivie avec une précision sans précédent chez la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures...), démontre que l'homogénéité de taille des cellules ne provient pas d'un mécanisme spécifique, mais est la résultante de plusieurs mécanismes qui coordonnent la croissance cellulaire avec la division.
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