En forme pour la division

Quand des oncogènes facilitent
l'arrondissement des cellules en mitose

Danièle Salaün<fnref n="1" />, Pascal Verdier-Pinard<fnref n="2" />, Ali Badache<fnref n="2" />

> La mitose, le processus qui permet à une cellule eucaryote de se diviser en deux cellules filles possédant le même patrimoine génétique, est nécessaire à la croissance et au renouvellement des tissus. Avant le début de la mitose, le matériel génétique qui a été dupliqué s'organise en chromosomes constitués chacun de deux chromatides sœurs portant la même information génétique. La redistribution équilibrée des chromosomes entre les deux cellules filles nécessite la formation d'une structure nouvelle, le fuseau mitotique, constitué de microtubules issus des deux centrosomes disposés symétriquement dans la cellule en cours de division (Figure 1). Les microtubules, dits kinétochoriens, vont capturer les chromosomes et permettre leur alignement à l'équateur de la cellule. Lorsque les chromosomes sont parfaitement ancrés aux microtubules et alignés, les chromatides sœurs sont entraînées aux pôles opposés de la cellule au fur et à mesure de la dépolymérisation des microtubules. La cellule va ensuite se scinder à l'équateur pour constituer deux cellules filles distinctes. Toute anomalie de la répartition des chromosomes lors de ce processus aboutira à un dysfonctionnement plus ou moins grave des cellules filles, entraînant souvent leur mort programmée (par apoptose).

Afin de constituer l'environnement
optimal pour l'organisation et le posi-
tionnement du fuseau mitotique, les
cellules adhérentes doivent d'abord se
détacher de leur support. Puis, sous
l'effet conjugué d'une augmentation de

la pression osmotique intracellulaire et
de la rigidification du cortex cellulaire,
qui induisent des forces de résistance
opposées, la cellule prend une forme
sphérique (Figure 1A) [1]. Lorsqu'on
empêche la cellule de s'arrondir en
exerçant sur elle des contraintes méca-
niques externes, la division cellulaire
est perturbée, certains chromosomes
restant hors de portée des microtu-
bules [2]. La rigidité du cortex cellu-
laire dépend des propriétés bioméca-
niques du réseau de filaments d'actine
et de myosine situé directement sous
la membrane plasmique, notamment
de la tension produite par la myosine
sur ce réseau, mais aussi de son asso-
ciation étroite avec la membrane plas-
mique. Ainsi, la perturbation du lien
entre membrane plasmique et cortex
d'actomyosine – par l'élimination de la
protéine « linker » moésine – dans les
cellules S2 de drosophile suffit à empê-
cher la rigidification du cortex cellu-
laire, avec pour conséquences diverses
anomalies du fuseau mitotique et de la
ségrégation des chromosomes durant
la mitose [3, 4].

Le fuseau mitotique est amarré à la
membrane plasmique par l'intermédiaire
d'autres microtubules émanant des cen-
trosomes, appelés microtubules astraux
(Figure 1A). Des complexes moléculaires
spécifiques font le lien entre l'extrémité
des microtubules astraux et la mem-
brane plasmique, exerçant des forces de
traction de part et d'autre du fuseau,
ce qui permet de positionner celui-ci
au centre de la structure sphérique,
perpendiculairement au futur plan de
division cellulaire.

Plusieurs études ont montré qu'une
famille de protéines, les +TIP (plus
end tracking proteins), forment des
complexes associés à l'extrémité la
plus dynamique (« extrémité + ») des
microtubules, qui ancrent les micro-
tubules kinétochoriens aux chromo-
somes et les microtubules astraux à
la périphérie de la cellule mitotique.
Parmi les partenaires de liaison de
la protéine EB1 (end-binding protein
1), archétype de cette famille, que
nous avions précédemment identifiés
[5], nous nous sommes plus parti-
culièrement intéressés à la protéine
iASPP (inhibitor of apoptosis stimu-
lating proteins of p53). Cette protéine
est un inhibiteur du suppresseur de
tumeur p53. Elle est surexprimée dans
de nombreux cancers et est considérée
comme un oncogène potentiel. Nous
avons montré que lorsqu'on inhibe
l'expression de iASPP, par des ARN
interférents, dans des cellules can-
céreuses en culture, les cellules en
mitose forment un fuseau mitotique
d'apparence normale, mais qui n'est
plus positionné symétriquement au
centre de la cellule (Figure 1B). La
réintroduction de iASPP dans ces cel-
lules permet le recentrage du fuseau,
sauf dans le cas où une modification
génétique de cette protéine l'em-
pêche de se lier à EB1. Un examen
par microscopie de haute résolution
montre qu'en l'absence de iASPP, le
fuseau n'est arrimé à la membrane
plasmique (par l'intermédiaire des
microtubules astraux) qu'à un seul
pôle de la cellule, ce qui aboutit à un
déséquilibre des forces exercées sur le

<footnote n="1">¹CRCM, Inserm, institut Paoli-Calmettes,
CNRS, Aix Marseille Univ, Marseille, France.</footnote>

<footnote n="2">²Marseille Medical Genetics (MMG), Inserm,
Aix Marseille Univ, Marseille, France.</footnote>

<footnote>ali.badache@inserm.fr</footnote>
<figure><img src="image_1.png" /></figure>

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

**Figure 1.** Les protéines iASPP et myosine 1c favorisent la rigidité et l'arrondissement des cellules mitotiques. A. Lors de leur entrée en mitose, les cellules se détachent de leur support et s'arrondissent. Cela requiert, notamment, la rigidification du cortex d'actomyosine et son association à la membrane plasmique. Les protéines iASPP et myosine 1c (Myo1c) contribuent à la rigidification des cellules mitotiques. Les propriétés de Myo1c lui permettent de lier la membrane plasmique au cortex sous-jacent. La protéine iASPP est capable de s'associer à Myo1c, mais son mode d'action reste à préciser à l'échelle moléculaire. B. En l'absence de iASPP ou de Myo1c, la cellule perd en rigidité, comme l'atteste l'analyse par microscopie à force atomique (mesure, à l'aide d'un rayon laser, de la déviation d'un micro-levier terminé par une pointe nanométrique qui vient indenter la région corticale). Les microtubules astraux perdent leur ancrage cortical à l'un des deux pôles de la cellule mitotique, plus lâche et plus allongée, ce qui crée une dissymétrie des forces exercées par l'intermédiaire de ces microtubules astraux. Les défauts d'organisation du fuseau mitotique peuvent entraîner diverses anomalies de répartition des chromosomes, un phénomène qu'aggraveront les contraintes externes de l'environnement tissulaire.

fuseau et à son positionnement asy-
métrique [6].

Nous avons ensuite recherché des partenaires de liaison de iASPP susceptibles d'influencer l'ancrage des microtubules astraux au cortex cellulaire, et avons ainsi identifié la myosine 1c, qui fait partie d'une famille de protéines dont une fonction serait d'unir la membrane plasmique au cortex d'actine sous-membranaire, tout comme la moésine dans les cellules S2 de drosophile. Nous avons montré que l'extinction de l'expression de cette myosine provoque les mêmes défauts de positionnement du fuseau mitotique et d'ancrage des microtubules astraux que ceux provoqués par l'extinction de l'expression de iASPP, renforçant l'idée que ces deux protéines contribuent au même mécanisme.

l'analyse des propriétés biomé-
caniques des cellules en mitose par
microcopie à force atomique a montré
que l'extinction de l'expression de
iASPP ou de la myosine 1c entraîne
une moindre rigidité du cortex. Moins
rigides, les cellules en mitose sont
incapables d'adopter une forme sphé-
rique, et apparaissent à la fois plus
plates et plus étirées (Figure 2). L'al-
longement des cellules (alors que la
taille du fuseau est quasiment inchan-
gée) et le défaut de rigidité du cortex
auquel s'ancrent les complexes corti-
caux produisant une force mécanique
sont vraisemblablement à l'origine du
défaut d'arrimage des microtubules
astraux.

Si l'action de iASPP et de la myosine
1c reste à préciser à l'échelle molé-
culaire, cette étude a révélé de nou-

veaux acteurs dans le processus qui
fournit l'environnement adéquat pour
la répartition symétrique des chromo-
somes entre les deux cellules filles lors
de la mitose. Elle complète d'autres
études récentes montrant que la ver-
sion oncogénique de la protéine Ras
[7], une protéine mutée dans de nom-
breux cancers, et la vimentine [8],
fréquemment surexprimée dans les
tumeurs, augmentent la rigidité et la
sphéricité des cellules en mitose, leur
permettant ainsi de mieux résister à
des contraintes mécaniques externes
et d'éviter de graves anomalies de la
mitose. Ces résultats suggèrent donc
que les oncogènes contribuent à l'ac-
quisition de propriétés biomécaniques
favorisant le maintien de la sphéricité
des cellules mitotiques, donc la division
cellulaire sans erreur, même lorsque les