Dissection des mécanismes de la division asymétrique des cellules
En biologie, le processus de division asymétrique contrôle la capacité d'une cellule à générer deux types de cellules différents. Cette asymétrie intrinsèque joue un rôle crucial dans le développement tissulaire, la division des cellules souches ou la formation des cellules épithéliales et neuronales. Les dysfonctionnements de la polarité cellulaire ont par exemple été associés à la diffusion métastatique des cellules cancéreuses épithéliales. Chez les eucaryotes supérieurs, la capacité de polarisation nécessite la mise en place dans la cellule de domaines bien spécifiques qui vont acquérir une identité fonctionnelle et moléculaire bien distincte. Le nématode C.elegans est l'organisme modèle qui a permis l'étude de cette polarité corticale. Avant la division de la lignée germinale, un complexe de protéines conservées de polarité appelées protéines PAR est transféré vers la moitié antérieure de l'embryon tandis que dans le même temps se forme un domaine postérieur dans la région postérieure complémentaire. Même si les scientifiques pensent que vraisemblablement ces complexes de polarité antérieurs et postérieurs agissent de manière antagoniste, les mécanismes précis responsables de ce processus restent peu connus et aucun modèle cohérent n'a encore été élaboré. C'est donc pour aborder ces questions que le projet Goehring-Polarity («Establishment of cortical polarity in the one-cell C. elegans embryo») financé par l'UE s'est proposé d'analyser comment les propriétés cinétiques spécifiques des protéines PAR pouvaient générer des domaines corticaux discontinus et stables. Les scientifiques ont tout d'abord développé plusieurs techniques innovantes de microscopie par fluorescence afin de pouvoir étudier la mobilité des protéines PAR dans l'embryon. Ils ont montré que les protéines PAR diffusaient librement dans la cellule indiquant ainsi qu'aucun processus de transport n'était responsable de leur localisation dans la moitié adéquate de la cellule. Les chercheurs suggèrent plutôt que c'est l'interaction des PAR avec la membrane cellulaire qui génère une asymétrie spatiale d'association et de dissociation et donne ainsi naissance à la polarité cellulaire. Ils ont de plus développé un modèle physique de polarité leur permettant d'observer la diffusion cellulaire des PAR et leur compétition pour les sites d'attachement membranaires. Ce modèle s'est révélé extrêmement utile pour évaluer le rôle individuel de chaque protéine PAR et son rôle dans la formation d'une structure stable. Les travaux du projet ont ainsi permis d'obtenir un nouvel éclairage sur le rôle des protéines PAR dans la division asymétrique de la cellule. Ces données ont des implications potentielles pour les cellules souches et potentiellement sur leur utilisation thérapeutique. Les outils développés par les chercheurs seront également très utiles pour la communauté scientifique pour analyser les cinétiques d'association de la membrane et des protéines.
