Dissection de la séparation cellulaire au scalpel protéomique Dissecting cytokinesis : proteomic and genomic approaches

La cytocinèse est le processus qui permet la séparation physique des deux cellules filles en fin de mitose. Dans les cellules animales, elle se caractérise par la présence d’un sillon de clivage qui déforme la membrane plasmique de la cellule mère (le plus souvent à l’équateur et de manière symétrique), et se contracte jusqu’à la division en deux cellules individualisées (Figure 1). Cette étape cruciale de la division cellulaire intervient après la ségrégation des chromosomes, et conduit à la partition du patrimoine génétique, du cytoplasme et des organites intracellulaires dans chacune des cellules filles. La cytocinèse fascine les biologistes et les physiciens depuis plus de 100 ans tant en raison de ses aspects spectaculaires (la division d’une cellule en deux) que pour ses implications médicales (un défaut de cytocinèse empêche de facto la prolifération cellulaire mais peut aussi être à l’origine d’une ségrégation inégale du patrimoine génétique [aneuploïdie] caractéristique de nombreux cancers). Des dizaines d’années d’expérimentation (en particulier sur des embryons d’invertébrés marins) ont tout d’abord permis d’élucider deux aspects clés de la cytocinèse : les microtubules du fuseau mitotique dictent la position du sillon de clivage ; et l’invagination de la membrane est associée à la contraction d’un anneau cortical interne d’actine/myosine II [1]. Une combinaison d’approches morphologiques, biochimiques et génétiques a permis d’appréhender les bases moléculaires du fonctionnement de l’anneau contractile. En particulier, une GTPase (RhoA), après activation par un facteur d’échange spécifique pour la cytocinèse (Pebble/Ect2), contrôle l’activité de kinases (citron kinase et ROCK) qui contrôle par phosphorylation l’activité motrice de la myosine II et donc la contraction des filaments d’actine associés. D’autres voies parallèles en aval de RhoA, mettant en jeu notamment les protéines diaphanous/cyk1, profiline et cofiline, contrôlent plus spécifiquement la polymérisation/dépolymérisation de l’actine au cours de la cytocinèse [2]. Bien que le fonctionnement de l’anneau contractile soit probablement l’aspect de la cytocinèse le mieux compris à l’heure actuelle, la contribution de l’actine est plus complexe qu’initialement proposée, notamment dans le contrôle de la rigidité corticale qui doit s’adapter à l’élongation cellulaire -pendant l’anaphase B- associée aux étapes finales de la division cellulaire ([3] et nos travaux en cours). Par ailleurs, si l’anneau contractile contribue bien à l’invagination rapide et poussée du sillon dans la première phase de la cytocinèse, des éléments structuraux du fuseau empêchent le clivage final en deux cellules filles. En effet, à mesure que le fuseau mitotique s’allonge pendant l’ana-phase B - ce qui contribue à une ségrégation efficace des chromosomes -, il évolue vers une structure dense, majoritairement constituée de microtubules antiparallèles non kinétochoriens qui se retrouve en travers du sillon de clivage. De plus, la contraction de l’anneau d’actine ne permet pas la fusion des membranes cellulaires opposées, une étape requise pour la séparation topologique des deux cellules filles. Comme W. Flemming le notait en 1891, les cellules restent au contraire connectées par un pont intercellulaire souvent appelé midbody, le temps nécessaire à l’abscission en deux cellules indépendantes [4] (Figure 1). De manière surprenante, des expériences de micro-injection dans des cellules de mammifère en culture ont montré que le pont permet le passage de molécules entre deux cellules soeurs connectées pendant des heures, dans certains cas jusqu’en G2 du cycle cellulaire suivant la mitose [5] ! Ce pont intercellulaire, riche en microtubules et en structures/vésicules membranaires, perdure donc bien après le désassemblage de l’anneau contractile et peu de choses sont connues aujourd’hui des mécanismes moléculaires conduisant à sa formation, à sa stabilisation et finalement à sa résolution [6]. Ce pont intercellulaire est apparemment essentiel aux étapes finales de la cytocinèse (des protéines nécessaires à l’abscission s’y …