La découverte de cellules génère des opportunités pour de nouvelles approches du cancer
Lorsqu’une cellule se divise, elle forme un fuseau constitué de microtubules. Ces microtubules agissent comme des tapis roulants à l’intérieur des cellules, déplaçant les chromosomes — des structures composées de molécules d’ADN qui contiennent notre matériel génétique — via des protéines de fixation spéciales. Les tentatives pour comprendre pleinement ce processus et le rôle des microtubules dans la division chromosomique n’ont été rendues possibles que récemment grâce à l’apparition de techniques de microscopie et de microchirurgie laser de pointe. Profitant de ces avancées technologiques, Iva Tolić, professeure de biologie à l’Institut Ruđer Bošković à Zagreb, Croatie et coordinatrice du projet NewSpindleForce, souhaitait explorer son hypothèse selon laquelle une nouvelle classe de microtubules — qu’elle a appelée «microtubules de pontage» — joue un rôle essentiel dans ce processus. «J’étais convaincue que le fait de comprendre le rôle des microtubules de pontage dans les mouvements chromosomiques permettrait non seulement d’éclairer le mécanisme de la ségrégation chromosomique, mais également d’ouvrir la porte à de nouvelles stratégies anticancéreuses», remarque-t-elle. «Le fuseau est déjà une cible majeure pour la chimiothérapie.»
Techniques de pointe
Le projet a développé de nouvelles méthodes pour observer et manipuler les fuseaux. Celles-ci comprenaient la microscopie à expansion du fuseau, la découpe au laser des microtubules du fuseau pour les détacher et l’élimination aiguë des protéines du fuseau par optogénétique. Cette technique biologique implique l’utilisation de la lumière pour contrôler le comportement cellulaire. «Ces développements technologiques seront des ressources précieuses pour la communauté scientifique», déclare Iva Tolić. En combinant des modèles théoriques avec ces nouvelles technologies, le projet NewSpindleForce a pu démontrer que les microtubules de pontage existent bel et bien et jouent un rôle clé dans la promotion de l’alignement des chromosomes au centre du fuseau. Les expériences de l’équipe ont également permis d’identifier un autre mécanisme entraînant la ségrégation chromosomique dans les cellules humaines. «Nos travaux ont montré que les microtubules de pontage coulissent comme la grande échelle d’un camion de pompiers», explique Iva Tolić. «Cette action de glissement contribue à séparer les chromosomes. Ce que nous avons découvert, c’est que deux types de moteurs mitotiques, c’est-à-dire des protéines qui se déplacent le long des microtubules, entraînent le glissement de ces microtubules de pontage. Ce mécanisme joue donc un rôle essentiel dans la division des cellules humaines.» Enfin, l’équipe du projet a découvert, de façon inattendue, que le fuseau est chiral ou asymétrique. «Nous avons observé que les faisceaux de microtubules se tordent le long d’une trajectoire hélicoïdale qui tourne sur sa gauche», ajoute Iva Tolić. «Cela nous a permis de conclure que des forces de rotation, en plus des forces de poussée et de traction, existent dans le fuseau.»
Comprendre la division cellulaire
Les nouveaux concepts et méthodes développés par NewSpindleForce promettent d’augmenter notre compréhension non seulement des fuseaux et de la division cellulaire, mais aussi des raisons pour lesquelles des erreurs de ségrégation chromosomique se produisent. «Nous avons constaté que la perturbation simultanée de deux types de protéines motrices conduit à un échec total de la ségrégation chromosomique due à un allongement du fuseau bloqué», explique Iva Tolić. «De telles erreurs sont caractéristiques de plusieurs maladies graves. Révéler leurs origines est d’un grand intérêt et pourrait potentiellement conduire à de nouvelles applications médicales.» Le projet financé par le CER a également permis à Iva Tolić d’embaucher quatre doctorants, un post-doctorant, un scientifique confirmé et un directeur de laboratoire. «Ce projet a grandement contribué à la carrière de tous les participants», remarque-t-elle. «Trois jeunes chercheurs ont obtenu un doctorat en travaillant sur ce projet et un post-doctorant a obtenu un poste de professeur adjoint.» Elle est en outre convaincue que cette recherche fondamentale fournira à l’avenir la base d’importants travaux sur la division cellulaire. «Mon groupe de recherche serait considérablement plus petit sans ce projet du CER», dit-elle. «Plus important encore, ce projet m’a aidé à développer de nouvelles idées et méthodologies pour de futurs projets.»
Mots‑clés
NewSpindleForce, cellule, chromosome, fuseau, protéines, maladies, cancer, génétique, ADN
