Régulation de l'abscission dans les cellules animales – AbsCyStem

L’abscission est à la dernière étape de la cytocinèse lorsque les cytoplasmes des deux cellules filles se séparent physiquement. Cette étape de la division cellulaire reste mal caractérisée au niveau moléculaire car elle a lieu à la toute fin de la division. En effet, si les mêmes molécules ont des rôles à la fois dans les étapes précoces et tardives du cycle, et si l’on affecte le fonctionnement de ces molécules, les étapes ayant lieu avant seront affectées en premières, ce qui masquera les fonctions plus tardives. De plus, les structures impliquées dans l’abscission sont à la limite de la résolution optique de la plupart des microscopes. Ce projet a pour but d’étudier la régulation de la durée de l’abscission avec une précision temporelle et spatiale unique, à l’aide de l’imagerie en temps réel et de microscopes permettant la super-résolution. Nous voulons également trouver de nouvelles voies de signalisation contrôlant l’abscission en réalisant des cribles biochimiques et génétiques complémentaires. Nous tirerons avantage de deux systèmes modèles : les cellules souches germinales de drosophile et les cellules humaines en culture. Ces deux systèmes nous permettront de combiner les puissants outils génétiques existant chez la drosophile avec la biochimie des cellules en culture. De plus, les cellules germinales de drosophile sont un système in vivo où l’abscission est complète dans la cellule souche et incomplète dans la cellule fille pour former des cystes germinaux, une structure conservée de la drosophile à l’Homme. Le premier objectif de notre projet est technologique et vise à décrire l’abscission dans les cellules germinales intactes en utilisant des chambres microfluidiques et la microscopie à super-résolution. Nous développerons aussi des bio-senseurs FRET permettant de suivre l’activité des kinases Aurora B et Cdk1 en temps réel. Cette description de l’abscission précise et quantitative sera sans précédent et servira de socle à l’objectif 2 qui est mécanistique et fonctionnel. Dans ce deuxième objectif, nous voulons découvrir les régulateurs moléculaires de l’abscission en amont et en aval d’Aurora B et de Cdk1, qui sont deux kinases que nous avons montrées être cruciales dans la régulation de la durée d’abscission. Nous nous concentrerons surtout sur Cdk1, car même si Cdk1 est connu pour être un régulateur clé du cycle cellulaire, cette nouvelle fonction au cours de l’abscission est totalement inédite et inattendue. Nous utiliserons des cellules exprimant une forme modifiée de Cdk1 pouvant accepter un analogue de l’ATP (« Shokat » Cdk1) et qui pourra ainsi marquer ses cibles avec un groupe thiophosphate. Nous purifierons ensuite les ponts cytoplasmiques de ces cellules pour identifier les cibles de Cdk1 spécifiques à l’abscission. Notre troisième objectif est plus exploratoire puisque nous voulons identifier de façon systématique des voies de signalisation nouvelles gouvernant l’abscission. Nous utiliserons le nombre de cellules germinales par chambre ovarienne comme indicateur de la durée d’abscission. Contrairement aux cribles précédemment réalisés pour des mutants de cytocinèse donnant des cellules bi-nuclées, notre crible est spécifiquement adapté à trouver des mutants affectant l’abscission.

Nos trois objectifs sont basés sur des données préliminaires solides. En utilisant des chambres microfluidiques, nous avons poussé la durée de vie des cellules germinales jusqu’à 17h ex vivo contre 2 h précédemment. Nous avons aussi déjà observé un fort signal FRET au pont cytoplasmique. Nous savons aussi que les régulateurs connus de Cdk1 affectent le nombre de cellules germinales et pourraient donc aussi réguler l’abscission. Enfin, nous avons déjà commencé un crible génétique pilote et nous avons déjà trouvé des candidats dans les voies de l’ubiquitine et de l’AMPK pouvant réguler l’abscission. Notre projet bénéficiera aux domaines de la reproduction, des cellules souches et de la recherche contre le cancer.