Le réseau de formation de l’UE offre une nouvelle vision de l’organisation des cellules
La division cellulaire se produit lors de la croissance tissulaire et de la reproduction cellulaire. Ce processus est soigneusement contrôlé par un ensemble de gènes et de protéines. Généralement, l’on rencontre deux types de division cellulaire: la mitose, lorsque les cellules se divisent pour produire des cellules filles identiques, et la méiose, lorsque les cellules créent des ovules et des spermatozoïdes dotés de la moitié du contenu chromosomique. Les erreurs survenant lors du processus de division cellulaire aboutissent à des modifications du contenu du chromosome ou à la ségrégation des cellules filles. Cela peut avoir d’importantes conséquences sur la santé humaine, notamment l’apparition de cancers, de malformations au cours de la croissance et une fertilité en baisse. Le fuseau mitotique est essentiel à la division cellulaire: cette structure est composée de microtubules (MT), de moteurs moléculaires et de facteurs de liaison de MT, et sa principale mission est la séparation des chromosomes. Le projet DivIDe, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, représente un réseau de formation européen constitué de 11 jeunes chercheurs internationaux qui se sont penchés sur la division cellulaire et ont étudié le rôle fonctionnel de la tubuline, la principale composante des MT. Ils ont pour cela adopté une perspective différente en employant des techniques, des approches et des modèles expérimentaux complémentaires et interdisciplinaires.
L’auto-organisation inspire les biologistes
Le fuseau mitotique est l’une des structures cellulaires qui représentent le mieux la capacité de la matière biologique à s’auto-organiser à travers une multitude d’interactions dynamiques de protéine à protéine. «La complexité et le comportement dynamique du fuseau mitotique fascinent les biologistes et modélisateurs du domaine de la biologie de synthèse. Ces “ingénieurs moléculaires” tentent de comprendre et d’exploiter les principes de l’auto-organisation afin de générer de nouvelles structures biologiques», commente Isabelle Vernos, coordinatrice du réseau. Le consortium a ainsi cherché à mieux comprendre la division cellulaire en identifiant les protéines responsables de l’allongement du fuseau durant la méiose et de la polyglutamylation des MT du fuseau, qui est indispensable à une ségrégation fidèle des chromosomes au cours de la mitose. Il a également réalisé les premières reconstructions 3D complètes de fuseaux métaphase et anaphase au sein d’une lignée cellulaire humaine. En outre, les partenaires du projet ont développé une nouvelle méthode pour purifier la tubuline des lignées cellulaires mammifères. «Ils ont eu recours à un ensemble de modifications post-translationnelles définies avec précision, et ont directement analysé la façon dont ces modifications contrôlent les interactions avec un groupe de protéines associées aux MT», explique Isabelle Vernos.
Développement de nouvelles méthodes et d’une nouvelle vision
Les chercheurs ont créé un modèle mathématique afin d’expliquer comment les protéines motrices, les filaments dynamiques et les MT s’assemblent pour former un fuseau qui s’allonge. Ils ont également utilisé un classificateur basé sur l’intelligence artificielle pour mieux prévoir l’effet de cibles spécifiques sur la division cellulaire. Leurs travaux ont, par ailleurs, abouti à la mise au point d’un dispositif microfluidique capable de contrôler les processus moléculaires et qui permet à un échantillon de cellule sous microscope d’être imprégné par différents tampons et de parvenir à un équilibre thermique avec l’environnement. DivIDe a prouvé que cette combinaison d’expertises et de secteurs différents est essentielle pour répondre aux questions touchant la division cellulaire. «J’en veux pour preuve la production de nouvelles connaissances, de nouveaux protocoles et méthodologies, d’une nouvelle vision et de nouvelles approches de formation», remarque Natalia Dave Coll, gestionnaire du projet. «Plusieurs parties prenantes pourraient être intéressées en dehors des scientifiques, comme les secteurs de la microscopie et de la microfluidique, ainsi que les communautés pharmaceutiques et médicales.» D’autre part, DivIDe a élargi les horizons des chercheurs boursiers participants en les sensibilisant sur les différentes opportunités professionnelles qui s’offrent à eux, au sein et en dehors du milieu universitaire. «Nous avons mené une étude en interne à la fin du projet et plus de 50 % de nos boursiers ont déclaré qu’ils envisageaient la possibilité de devenir entrepreneur, ce qui est assez significatif, en dépit de la taille réduite de l’échantillon», souligne Natalia Dave Coll.
Mots‑clés
DivIDe, division cellulaire, protéines, formation, chromosome, fuseau mitotique, mitose, méiose, microtubule
