Des chercheurs de l’Université Queen Mary de Londres (QMUL), au Royaume-Uni, ont maintenant découvert une partie importante du mécanisme impliqué dans la façon dont les chromosomes sont séparés pendant la division cellulaire, de sorte qu’un ensemble complet entre dans chacune des nouvelles cellules.
“Pendant la division cellulaire, une cellule mère se divise en deux cellules filles, et pendant ce processus, l’ADN de la cellule mère, enveloppé sous la forme de chromosomes, est divisé en deux ensembles égaux. Pour y parvenir, des structures en forme de corde, appelées microtubules, capturent les chromosomes à un endroit spécial appelé kinétochore, et séparent l’ADN”, explique le Dr Viji Draviam, maître de conférences en biologie cellulaire et moléculaire structurelle à l’école des sciences biologiques et chimiques de QMUL.
“Nous avons identifié deux protéines – de minuscules machines moléculaires – qui permettent la fixation correcte entre les chromosomes et les microtubules. Lorsque ces protéines ne fonctionnent pas correctement, les cellules peuvent perdre ou gagner un chromosome. Cette découverte nous donne un aperçu d’une étape importante du processus de division cellulaire.”
L’étude, publiée aujourd’hui (vendredi 28 juillet 2017) dans la revue Nature Communications, permet d’expliquer la condition connue sous le nom d’aneuploïdie — lorsque les cellules se retrouvent avec le mauvais nombre de chromosomes.
Utilisant des microscopes à haute résolution pour filmer le fonctionnement interne de cellules humaines vivantes, le Dr Draviam et ses collègues de l’Université de Cambridge (Royaume-Uni) et du Laboratoire européen de biologie moléculaire de Heidelberg (Allemagne), ont découvert que deux protéines — la kinase Aurora-B et la phosphatase PP2A liée à BubR1 — agissent en opposition l’une à l’autre, ajoutant ou retirant respectivement des groupes phosphates, pour contrôler correctement la fixation des microtubules aux chromosomes.
Co-auteur Duccio Conti, qui est l’étudiant en doctorat du Dr Draviam, a déclaré : “Nous avons découvert qu’un équilibre entre la kinase Aurora-B et la phosphatase liée à BubR1 est important pour maintenir un nombre correct de chromosomes dans les cellules humaines.”
Comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents de la division cellulaire pourrait aider à traiter une série de maladies et de troubles.
“Les cancers agressifs présentent souvent un nombre irrégulier de chromosomes. Les cellules humaines normales ont généralement 23 paires de chromosomes ; cependant, les cellules cancéreuses peuvent avoir 50 chromosomes ou plus. Pour diagnostiquer spécifiquement la raison sous-jacente de l’aneuploïdie et aussi pour cibler ou traiter spécifiquement l’aneuploïdie, il faut comprendre ce qui provoque l’aneuploïdie en premier lieu”, a ajouté le Dr Draviam.
Certaines personnes naissent avec des mutations qui les prédisposent à l’aneuploïdie. L’une de ces conditions est l’aneuploïdie variée en mosaïque (MVA), dans laquelle les patients sont dépourvus d’une petite partie de la protéine BubR1. Il s’agit d’une affection très rare, mais les personnes touchées peuvent souffrir de microcéphalie (tête plus petite que la normale), de restriction de la croissance, de problèmes au niveau du cerveau et du système nerveux, de retard de développement, de déficience mentale et de crises d’épilepsie, ainsi que d’un risque accru de cancer.
Le Dr Draviam a déclaré : “Il sera utile de voir quels sont les niveaux d’AuroraB kinase chez les patients atteints d’AVM qui n’ont pas de portions du gène BubR1 dans leur ADN. Pour contrebalancer la perte de BubR1 chez ces patients, on pourrait peut-être réduire le taux d’AuroraB. Nous sommes également curieux de savoir si les chromosomes sont capturés normalement chez les patients dépourvus de phosphatase liée à BubR1. Cela pourrait révéler de nouvelles façons de s’attaquer aux changements supplémentaires dans le nombre de chromosomes observés chez les patients qui souffrent de mutations de BubR1.
“Dans les traitements de fertilité, il sera utile d’étudier les niveaux de ces deux protéines au niveau du kinétochore afin de sélectionner des œufs sains à implanter dans l’utérus des femmes pour leur donner la meilleure chance d’obtenir une grossesse réussie.”
Le Dr Draviam a conclu : “En contribuant à la compréhension moléculaire du processus de ségrégation des chromosomes, ces travaux soutiendront le développement futur de marqueurs prédictifs ou de cibles médicamenteuses pour une variété de troubles liés à un nombre irrégulier de chromosomes.”