Ils révèlent un mécanisme clé pour la division cellulaire et le développement neuronal

Les scientifiques ont découvert un mécanisme qui régule la dynéine, un moteur moléculaire clé pour la division cellulaire et le développement neuronal. Cette découverte pourrait ouvrir de nouvelles stratégies de recherche pour les maladies causées par des problèmes de développement et des neurones.

La recherche a été dirigée par Joan Roig et Núria Gallisà Suñé, toutes deux de l’Institut de biologie moléculaire de Barcelone (IBMB), rattaché au Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) en Espagne, avec Jens Lüders, de l’Institut de recherche biomédicale de Barcelone. (IRB Barcelone) et Oscar Llorca, du Centre national espagnol de recherche sur le cancer (CNIO).

La dynéine est un complexe protéique essentiel à la vie de la plupart des organismes eucaryotes. Il agit comme un moteur, transportant les molécules et les organites nécessaires aux différents processus et parties d’une cellule. Pour ce faire, il se déplace au-dessus des microtubules, des polymères protéiques dont on pourrait dire qu’ils ressemblent aux autoroutes ou aux autoroutes des cellules.

« Chez les animaux, une cellule sans dynéine est une cellule non viable », explique Joan Roig. « Les cellules doivent se déplacer et réorganiser leurs composants internes pour effectuer différents processus biologiques, comme la division. Dynein est l’un des moteurs centraux de ce processus et d’une multitude d’autres processus », ajoute-t-il. Afin de transporter les différentes molécules, la dynéine interagit avec la dynactine (un autre complexe protéique) et avec des adaptateurs dans lesquels elle couple les différentes charges qu’elle doit transporter. La régulation de ces adaptateurs est un aspect central de la physiologie cellulaire, mais on sait encore très peu de choses à leur sujet.

La recherche a révélé comment l’un de ces adaptateurs, appelé BICD2, est activé pour se lier à la dynéine, la démarrant et déplaçant ainsi les centrosomes, structures essentielles à la division cellulaire.

Mécanisme essentiel dans le développement

Chaque fois qu’une cellule se divise, son centrosome double et les deux centrosomes résultants se déplacent vers les extrémités opposées de la cellule, d’où les deux nouvelles cellules émergeront. Pour ce transport des centrosomes l’intervention de dynéine est nécessaire. Les travaux révèlent comment BICD2 est activé et met ce dernier en mouvement lors des premières étapes de la division cellulaire.

« Notre travail décrit un nouveau mécanisme de régulation de la dynéine basé sur une modification de l’adaptateur par phosphorylation. Nous avons expliqué comment l’adaptateur est séquentiellement phosphorylé par deux des protéines kinases, CDK1 et PLK1, qui contrôlent la division cellulaire », explique Roig. La phosphorylation est une réaction biochimique qui régule de nombreux processus moléculaires. Comme l’équipe a pu le voir à travers la microscopie électronique et différentes techniques biochimiques, BICD2 existe dans une conformation fermée, et la modification par phosphorylation fait que BICD2 a tendance à s’ouvrir, de sorte qu’il est capable d’interagir avec la dynéine et la dynactine, et de former un complexe moteur actif.

Jusqu’à présent, on pensait que la liaison de la charge à l’adaptateur ouvrait ce dernier, permettant la formation du complexe actif et le démarrage du moteur, sans autre intervention d’aucun autre processus ou molécule. Le travail révèle l’importance de la phosphorylation comme alternative et, dans différents cas, un mécanisme essentiel pour la régulation de la dynéine.

La dynéine est impliquée dans la séparation des centrosomes (en jaune) lors des phases initiales de la division cellulaire. (Image : Núria Gallisà / Joan Roig / IBMB / CSIC)

De nouvelles pistes de recherche

Cette recherche fournit non seulement des détails sur un mécanisme essentiel à la survie des cellules, mais peut ouvrir de nouvelles stratégies de recherche pour les maladies causées par des problèmes de division cellulaire et dans les neurones, qui dans différents cas sont le résultat d’un fonctionnement anormal de la dynéine et de ses régulateurs.

L’espacement correct des centrosomes est très important dans la division cellulaire. Lorsque celle-ci n’est pas produite correctement, détaille Roig, “des cellules filles avec un nombre anormal de chromosomes (aneuploïdes) peuvent être produites, une condition qui peut favoriser l’apparition de cancers, déclencher des avortements ou des problèmes de développement qui entraînent des malformations d’organes, des problèmes de système nerveux central et autres pathologies ».

D’autre part, les neurones sont fortement dépendants de l’action de la dynéine, et les mutations BICD2 sont connues pour provoquer une amyotrophie spinale principalement dans les membres inférieurs (smaled ou syndrome de Kugelberg-Welander). C’est une maladie caractérisée par une faiblesse musculaire et une atrophie des jambes, due à la perte des motoneurones. Mieux connaître la régulation de BICD2 peut aider à mieux comprendre cette maladie et son origine.

L’étude s’intitule « La phosphorylation de BICD2 régule la fonction de la dynéine et la séparation des centrosomes dans G2 et M ». Et il a été publié dans la revue académique Nature Communications. (Source : Mercè Fernández / CSIC)