Division cellulaire : une migration du centrosome jusqu'au pont cytoplasmique

L A biologie moléculaire avait presque fini par faire oublier qu'en biologie cellulaire aussi il reste beaucoup à apprendre. Des techniques comme les sondes fluorescentes permettent aujourd'hui des marquages hautement spécifiques, tandis que la vidéomicroscopie permet de visualiser, dans la cellule vivante, des mouvements en trois dimensions, là où on n'a longtemps observé que des coupes fixées. Grâce à ces techniques, la compréhension du fonctionnement de la cellule à l'échelle de ses organites devrait grandement progresser. Les observations réalisées à l'institut Curie sur les mouvements du centrosome durant la division cellulaire en sont une illustration.

Le centrosome est un organite occupant grosso modo le centre de la cellule quiescente, et qui, lors de la division, permet notamment la formation des microtubules le long desquels les différents constituants cellulaires dupliqués vont migrer. Au commencement de la mitose, le centrosome est lui-même dupliqué. La migration des deux centrosomes vers des pôles opposés marque le début du processus de division nucléaire. Les chromosomes, eux aussi dupliqués, migrent vers l'un et l'autre pôle, le long du fuseau de microtubules joignant les deux centrosomes. Une membrane nucléaire se reforme autour des garnitures chromosomiques situées de part et d'autre de la cellule. Reste alors à diviser physiquement cette cellule en deux.

La rupture du pont

Ce processus terminal de la mitose, dit cytodiérèse, évolue en fait parallèlement à la migration des chromosomes, avec la constitution, entre les deux futurs noyaux, d'un étranglement de plus en plus marqué de la cellule. La question était donc celle de la rupture finale de ce pont cytoplasmique.
En utilisant une technique de vidéomicroscopie, les chercheurs ont pu montrer que le centrosome se déplace rapidement vers ce pont et qu'il est nécessaire à sa rupture. L'hypothèse est que, à la faveur de ce déplacement, des protéines du centrosome entrent en contact avec des protéines présentes au site d'étranglement et activent l'étape de séparation.
La migration du centrosome paraît être une étape indispensable à la division cellulaire et pourrait en être une étape régulatrice. Il semble en effet que la séparation terminale des deux cellules filles dépende du contact de la cellule en division avec ses voisines, ce qui suggère l'intervention, à cette étape, d'un mécanisme de contrôle de la prolifération tissulaire : on peut penser, par exemple, à l'inhibition de contact.

La « physiologie » intracellulaire

Au-delà de la simple description du phénomène, on voudrait en savoir davantage sur la manière dont le centrosome intègre une information sur l'environnement de la cellule, ainsi que sur la nature de cette information. En outre, si l'on conçoit la mise en route, par le centrosome, de réactions chimiques au niveau du pont cytoplasmique, il faut encore comprendre le mouvement physique qui amène ces réactions. Les questions d'intégration de l'information tissulaire à l'échelle de la cellule, et de « physiologie » intracellulaire, sont, pour la biologie, des problèmes profonds, qui contiennent vraisemblablement des éléments essentiels pour la compréhension du cancer. Apparemment, certains de ces éléments pourraient passer par le centrosome.

M. Piel et coll. « Science » du 23 février 2001.

La vidéomicroscopie

Avec la vidéomicroscopie, la biologie cellulaire dispose d'une nouvelle technique d'imagerie, permettant de visualiser des phénomènes dynamiques dans la cellule. L'association de la vidéo et de la microscopie optique permet en effet d'acquérir des coupes optiques d'une cellule en temps réel et selon plusieurs champs. Le traitement informatique restitue ensuite l'image en trois dimensions.
Des raffinements sont possibles, comme le couplage à des sondes fluorescentes des organites, voire des protéines ou acides nucléiques que l'on souhaite visualiser. L'étude du cycle cellulaire, dans une cellule normale ou tumorale, devrait grandement bénéficier de cette technique.