Adaptation Dimensionnelle et Temporelle de l'Assemblage du Fuseau Mitotique : Mécanismes Conservés et Adaptatifs – MTDiSco

Mesurer l’espace et le temps à l’échelle cellulaire pour assurer la répartition du patrimoine génétique lors de la division cellulaire.

Lorsqu’une cellule se divise, elle assemble une structure appelée fuseau mitotique composée de filaments du cytosquelette qui séparent les chromosomes de manière équitable entre les cellules filles. Les cellules pouvant avoir des tailles très variées cette structure a la capacité de s’adapter aux dimensions cellulaires. Le projet MTDiSco cherche à comprendre comment les filaments qui composent le fuseau mitotique mesurent et s’adaptent au volume de la cellule.

Est-ce que l’adaptation spatiale et dynamique du fuseau mitotique est conservée chez les animaux ? Est-ce un phénomène propre à l’embryogenèse ? Et à quoi sert cette adaptation ?

Chez les mammifères, la taille des cellules n’est que faiblement corrélées à la taille de l’animal. Les cellules d’éléphant ne sont pas forcément plus grandes que celles de la musaraigne mais l’éléphant possèdent beaucoup de cellules que cette dernière. En revanche, dans l’ensemble du règne animal et de façon plus générale dans l’ensemble du vivant la taille des cellules peut être extrêmement variable. Cette taille varie également selon les espèces et dépend en partie de la ploïdie c’est-à-dire du nombre de chromosomes. Cette variabilité est également présente au sein d’un même organisme où les cellules peuvent avoir des tailles très différentes selon les tissus et types cellulaires. L’embryon unicellulaire issu de la fécondation de l’ovocyte par le gamète male représente la cellule la plus volumineuse chez les animaux et là encore, la variation de taille entre les espèces est considérable. L’ovocyte de grenouille (1 mm de diamètre) est, en volume, près de 1500 fois plus grand que l’ovocyte humain (0.1 mm de diamètre). Pourtant, les protéines et les mécanismes à l’œuvre lors de la division cellulaire sont extrêmement conservées chez les êtres vivants. Pendant les premières heures du développement embryonnaire, en absence de croissance, la taille des cellules va diminuer de façon drastique au fur et à mesure des divisions cellulaires. Ce contexte est particulièrement intéressant pour comprendre les relations entre les dimensions cellulaires et les mécanismes qui assurent la division cellulaire. Le principal objectif du projet MTDiSco est de comprendre ces mécanismes au sein d’une même espèces mais également entre espèces. Si un mécanisme a été préservé et conservé au cours de l’évolution pendant des millions d’années, il est fortement probable qu’il soit également à l’œuvre chez les humains et qu’il soit important chez l’ensemble des animaux. Étudier cette conservation permet donc de révéler des mécanismes essentiels, même si leur fonction n’est pas encore très claire. L’adaptation des filaments de microtubules et du fuseau mitotique à des tailles de cellules variables est aussi remarquable d’un point de vue énergétique et cinétique. En effet, le temps d’assemblage des structures n’est pas proportionnel à leur taille. Cela veut dire que les très grands fuseaux mitotiques dans les grandes cellules ne mettent pas plus de temps à s’assembler que les petits fuseaux mitotiques dans les petites cellules malgré la considérable différence de quantité de filaments nécessaires. Cette différence est compensée par une vitesse de réaction plus rapide dans les grandes cellules permettant à celle-ci d’assembler des fuseaux mitotiques en un temps constant et indépendant de la taille de la cellule. En étudiant et comparant les propriétés dynamiques du fuseau mitotique dans des contextes très différents, le projet MTDiSco a pour ambition de révéler les mécanismes cellulaires assurant la robustesse de la division cellulaire.