Cellules souches : contrôle de la taille cellulaire par les microtubules

Certaines cellules souches se divisent de façon asymétrique et robuste pour générer deux cellules filles de taille différente. Les remaniements du cytosquelette qui accompagnent la division de ces cellules particulières ne sont pas encore bien compris. Une étude issue de travaux menés au sein de l'Institut de génétique et développement de Rennes montre la contribution importante de certains microtubules pour maintenir le positionnement asymétrique du site de division et donc la taille des futures cellules filles.

Cellules © Regis Giet

La plupart des tissus sont constitués de cellules différenciées et d’un nombre variable de cellules souches. Ces cellules souches sont essentielles au maintien de l’intégrité des tissus en assurant leur homéostasie et leur réparation en cas de dommages. 

La division de certaines de certaines de ces cellules souches est caractérisée par un positionnement asymétrique du site de clivage durant le processus de cytokinèse (division lors de la mitose), qui aboutit à la formation de deux cellules filles présentant une différence de taille. Cependant, les mécanismes sous-jacents qui régissent cette asymétrie de taille ne sont pas bien caractérisés. Dans les cellules animales, la détermination de la position du site de clivage ainsi que la contraction du sillon de division sont régulées par le complexe "Centralspindline". Ce complexe est localisé sous la forme de deux populations distinctes. Une première population s’enrichit dès la phase de séparation des chromosomes-fils (anaphase) au niveau du cortex cellulaire, au niveau du futur site de division, et une seconde est recrutée au niveau du fuseau mitotique central, la structure de microtubule présente à partir de l’anaphase entre les deux lots de chromosomes préalablement séparés. Durant les divisions cellulaires symétriques ces deux populations du complexe Centralspindline sont localisées en position équatoriale et cette superposition de signaux complique l’analyse fonctionnelle de chacune de ces deux populations sur le processus de cytokinèse. Malgré cette difficulté, les données publiées suggéraient un rôle majeur du fuseau central et du complexe Centralspindline associé pour la détermination du site de division

Dans cette nouvelle étude réalisée dans des cellules souches neurales de drosophile, les scientifiques montrent que les deux populations du complexe Centralspindline sont spatialement et temporellement séparées. Cela permet de caractériser la contribution de chacune de ces populations sur le positionnement du site de division. Dans ces cellules souches, une première population du complexe Centralspindline est recrutée de manière asymétrique au niveau du futur site de clivage, puis une seconde population apparait au niveau de la zone médiane du fuseau central vers l’équateur de la cellule. Le fuseau central se déplace au cours de la cytokinèse pour s’ajuster à la position asymétrique du sillon de division. En utilisant une combinaison d’approches génétique, de photo-ablation laser, associée à de l’imagerie, les scientifiques montrent qu’une population de microtubules astraux, appelés microtubules périphériques, en contact étroit avec le sillon de division, est essentielle au ciblage et à l’enrichissement du complexe Centralspindline au niveau du site de clivage.

Article complet à lire sur le site de l'INSB / CNRS

Etude publiée dans la Revue Cell Reports, consacrée à la biologie cellulaire, à consulter ici

Figure : Analyse dynamique de la position du sillon de division dans une cellule souche neurale de drosophile sauvage (Ctrl) ou surexprimant la protéine déstabilisatrice des microtubules Klp10A (Klp10A-OE).  - © © Regis Giet