Pister la protéine Aurora A, impliquée dans certains cancers

Un nouveau biosenseur fluorescent permet de suivre l’activité de la protéine Aurora A lors de la division cellulaire... et au-delà. Mis au point par des scientifiques rennais de l'IGDR, il éclaire les modes d’actions de cette protéine, avec en perspective le développement de nouveaux traitements anticancéreux. Les chercheurs ont ainsi découvert que cette protéine s’active également juste après la division cellulaire pour recréer et maintenir l’architecture de nos cellules. Publication dans Nature Communications.

Structure de la protéine Aurora A (AURKA). D'après un rendu PyMOL de PDB 1mq4 - Image : Emw via Wikipedia (CC-BY-SA)
  1. Rendre fluorescente la protéine Aurora A
  2. Application à la recherche contre le cancer
  3. Quel est le lien entre Aurora A et les cancers ?
  4. Avancées en recherche fondamentale
  5. Référence

Rendre fluorescente la protéine Aurora A

Ce nouveau biosenseur fluorescent est un outil permettant de suivre l’activation de la protéine Aurora A, dans le temps comme dans l’espace, au sein même d’une cellule vivante. Il a été créé par l’équipe "Microscopie de Fluorescence Quantitative" dirigée par Marc Tramier à l'IGDR. Giulia Bertolin, post-doctorante dans l'équipe, est la première auteure de l'article.

Cette véritable sonde fluorescente a pour fonction de remplacer la protéine Aurora A originale dans une cellule, sans en changer la physiologie. Grace à sa fluorescence, il est alors possible d’observer au microscope l’activation de cette protéine connue comme étant nécessaire au bon déroulement de la division cellulaire.

Fonctionnement

En détail, ce biosenseur est un assemblage moléculaire constitué de la protéine Aurora A étiquetée en vert et en rouge à ses deux extrémités. Ces étiquettes sont en réalité des molécules qui émettent de la fluorescence (fluorophores). Lorsque la protéine est activée, les deux extrémités se rapprochent et les deux fluorophores entrent alors en contact. Cela produit un phénomène physique connu sous le nom de FRET (pour "Förster/fluorescence Resonance Energy Transfer"), où le fluorophore vert transfère une partie de sa fluorescence au fluorophore rouge.

En mesurant le FRET, les chercheurs peuvent ainsi savoir où et quand Aurora A a été activée durant le cycle cellulaire.

 
Mise en évidence de l'activation de la protéine Aurora A par FRET - © Crédit : G. Bertolin, M. Tramier et al.

Application à la recherche contre le cancer

La protéine Aurora A est connue par la communauté scientifique comme ayant de nombreux rôles très différents au sein des organismes vivants. L'exemple emblématique est son rôle essentiel dans la division cellulaire. Cependant, la communauté de chercheurs ne connaît pas encore tout sur les mécanismes d’activation et d’activité de la kinase Aurora A au sein de la cellule. Préciser son rôle revient à mieux comprendre la régulation de la division cellulaire, ce qui donne une chance d'optimiser les traitements anticancéreux existants.

Le biosenseur créé par l’équipe de Marc Tramier offre ainsi une réelle opportunité aux chercheurs de :

  • comprendre les modes d’actions des molécules thérapeutiques connues ;
  • sélectionner de nouvelles molécules susceptibles d’intervenir dans les traitements contre certains cancers.

Quel est le lien entre Aurora A et les cancers ?

Lors de la division cellulaire, Aurora A joue un rôle essentiel dans la formation et la dynamique du fuseau mitotique, une structure formée de fibres de microtubules qui ancrent l’ADN au reste de la cellule. Cet ancrage se fait à l’aide de deux centrosomes, des petites sphères qui coordonnent les microtubules pour bien répartir l’ADN après la division cellulaire. Aurora A se situe à la fois aux centrosomes et sur le fuseau mitotique pour contrôler toutes les étapes de la division cellulaire.

Son dysfonctionnement provoque des cancers

Lorsque l’activation, l’activité et l’abondance de la protéine Aurora A sont mal régulées, cela entraîne des dysfonctionnements du fuseau mitotique au cours de la mitose. Tout le processus de division cellulaire est alors altéré, ce qui entraîne une augmentation des risques de développer une forme de cancer.
Par exemple, des défauts dans l’activité et l’abondance d’Aurora A ont été décrits dans les cancers du sein, de l’ovaire et du pancréas. Ceci fait donc d’Aurora A une cible préférentielle dans certains traitements contre ces types de cancer.

Étapes de la division cellulaire d'une cellule de plante - © Dessin publié dans Popular Science, volume 49

Avancées en recherche fondamentale

L’équipe de Marc Tramier a découvert récemment que la protéine kinase Aurora A s’active juste après la division cellulaire pour recréer et maintenir l’architecture de la cellule. Le biosenseur fluorescent a permis de montrer que la protéine est activée et qu’elle est nécessaire à la formation et au maintien des fibres de microtubules autour du centrosome de la cellule, non pas seulement durant la division cellulaire mais également juste après, lors que la cellule rentre dans un nouveau cycle de vie, et plus précisément dans une phase connue comme la phase précoce (dite G1) du cycle cellulaire. Cette découverte a été réalisée avec la collaboration d'une autre équipe de l'IGDR, dirigée celle-ci par Claude Prigent.

Le biosenseur mis au point par l'équipe démontre ainsi sa performance en recherche fondamentale, lorsqu'il s'agit d'essayer de caractériser les rôles inconnus de la protéine kinase Aurora A au sein de nos cellules. Au-delà, il pourrait servir à l’ensemble des chercheurs travaillant sur la protéine Aurora A et sur son implication dans certains cancers.

 

Activité de la protéine Aurora A en phase G1 et lors de la mitose - © Crédit : G. Bertolin, M. Tramier et al.

Référence

A FRET biosensor reveals spatiotemporal activation and functions of Aurora kinase A in living cells
Giulia Bertolin, Florian Sizaire, Gaëtan Herbomel, David Reboutier, Claude Prigent and Marc Tramier
Nature Communications (2016)

Financements
CNRS, Université de Rennes 1, ANR, ARC, La Ligue contre le cancer, Région Bretagne et Rennes métropole.