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On sait que la division cellulaire constitue une étape essentielle de la vie d'un organisme et qu'elle se décompose en deux phases bien distinctes : la division nucléaire (mitose) et la fission cellulaire (cytodiérèse). Il est par ailleurs bien établi qu'au début de la mitose, la cellule a déjà dupliqué ses constituants, notamment le matériel génétique et le centrosome. Ce dernier favorise l'assemblage des «rails» (microtubules) servant au déplacement de certains composants cellulaires. La migration des deux centrosomes dupliqués à des pôles opposés de la cellule marque alors l'entrée en mitose et un fuseau bipolaire de microtubules se constitue alors à partir de ces deux organites pour permettre la séparation des deux jeux de chromosomes. Puis, à la fin de la division nucléaire, les chromosomes séparés sont réenveloppés dans une membrane pour former le noyau de chacune des deux cellules filles. La cytodiérèse est amorcée pendant la mitose par le rétrécissement de la zone centrale de la cellule. Le sillon de division se creuse progressivement, divisant le cytoplasme entre les deux cellules filles. Un pont cytoplasmique les relie encore, dont la rupture va marquer la séparation définitive des deux cellules filles.
C'est sur cette étape que se sont penchés des chercheurs de l'Institut Curie (Paris) travaillant en collaboration avec des collègues américains et allemands, dans le cadre de l'étude de cellules cancéreuses. Grâce à la maîtrise de la technique de la vidéomicroscopie, couplée à l'utilisation de sondes fluorescentes, ces chercheurs expliquent avoir réussi à «filmer» une étape jusqu'ici insoupçonnée dans le processus de la division cellulaire. Grâce à cette technique, un nouveau rôle du centrosome a été clairement mis en évidence dans l'achèvement de la fission cellulaire. Selon ces auteurs, ce travail ouvre la voie à de nouvelles investigations fondées sur l'étude des mouvements au sein de la cellule. Cette découverte, publiée dans la revue Science (datée du 23 février 2001), pourrait aussi selon eux permettre de mieux comprendre les diverses phases du cycle cellulaire assurant la conservation du patrimoine génétique.
«Toute erreur ou étape incomplète lors de la division cellulaire peut altérer la fidélité de reproduction de la cellule mère, rappellent les auteurs de ce travail. Il existe donc des mécanismes de surveillance intervenant lors des étapes cruciales de la division cellulaire. Lorsqu'un défaut est détecté, ces mécanismes provoquent l'arrêt momentané du cycle pour permettre sa correction. Toute défaillance d'un de ces mécanismes peut entraîner l'apparition de cellules défectueuses pouvant donner lieu à des cancers. Le passage d'une étape à l'autre du cycle cellulaire est généralement contrôlé par une signalisation intracellulaire impliquant des modifications biochimiques en cascade. Les protéines qui participent à cette cascade servent de chaînons dans la voie de signalisation qui assure le maintien de l'intégrité du génome au fil des divisions».
C'est en trouvant les moyens techniques permettant de visualiser les mouvements du centrosome que Michel Bornens et son équipe (laboratoire «biologie du cycle cellulaire et de la motilité», unité mixte de recherche 144 CNRS/
Institut Curie) ont pu montrer l'importance de ces déplacements dans le déroulement du cycle cellulaire. En dehors de l'activité de division, le centrosome est situé au centre de la cellule. Son observation par vidéomicroscopie à fluorescence montre qu'au cours de la division cytoplasmique, il quitte le centre cellulaire et se déplace rapidement vers le pont reliant les deux cellules filles. Son retour vers le centre de la cellule fille marque alors la fin du processus conduisant à la séparation définitive des deux cellules. Les auteurs de la publication de Science estiment que le mouvement du centrosome permet de mettre en contact des protéines concentrées autour de cet organite avec celles présentes sur le site de fission et ainsi d'activer les mécanismes biochimiques réalisant la fission.
«A eux seuls, ces résultats suggèrent une fonction régulatrice jouée par le centrosome lors de la dernière phase de la cytodiérèse» expliquent les auteurs qui montrent par ailleurs que, privées de leur centrosome, les cellules ne terminent pas leur division. D'autre part, un travail américain, publié dans le même numéro de Science montre que ces mêmes cellules sont incapables de redémarrer un nouveau cycle cellulaire. Tous ces travaux suggèrent que le contrôle de l'étape finale de la division détermine également la reprise du cycle suivant. Ils devraient favoriser la compréhension des anomalies pouvant survenir au cours du cycle cellulaire. «Un autre aspect innovant de l'étude est lié au rôle de l'environnement immédiat dans cette étape terminale, explique-t-on auprès de l'Institut Curie. Les mouvements du centrosome semblent en effet directement dépendre du contact établi par la cellule en division avec ses voisines, suggérant que le contrôle temporel de cette étape dépend d'une intégration spatiale relayée par le centrosome. Cette partie du travail pourrait permettre de comprendre comment la prolifération cellulaire est contrôlée au sein d'un tissu».
Cette nouvelle approche visuelle révèle ainsi un nouveau mode de signalisation dans les cellules, basé sur le déplacement transitoire d'un de ses organites. L'observation directe des mécanismes cellulaires ouvre ainsi la voie à de nouvelles recherches mettant en jeu une analyse dynamique des cellules et contribue à une meilleure compréhension de certains mécanismes cellulaires et de leur évolution au cours du temps. Ce travail apporte en outre de nouvelles connaissances sur le cycle cellulaire et son déroulement. La poursuite de telles études devrait éclairer sous un jour nouveau les nombreuses questions persistantes sur la manière dont la division du noyau et celle du cytoplasme sont coordonnées, au fil des générations, pour permettre la transmission couplée du patrimoine génétique et des autres constituants cellulaires, sans lesquels ce patrimoine ne saurait être exploité. Ces travaux, qui suggèrent que le contrôle de l'étape finale de la division détermine également la reprise du cycle suivant, devraient favoriser la compréhension des anomalies pouvant survenir au cours du cycle cellulaire. W