FR :

Les microtubules sont, à chaque division cellulaire, organisés en fuseau bipolaire pour assurer la transmission des chromosomes aux cellules filles. Dès la sortie d’interphase, les microtubules deviennent extrêmement labiles, ce qui facilite leur réorganisation. Parallèlement, des mécanismes de restabilisation locale des microtubules doivent être mis en place pour l’assemblage du fuseau. Tout d’abord, la chromatine favorise la polymérisation et la stabilisation des microtubules autour d’elle. Cet « effet chromatine » est principalement relayé par une enzyme, la GTPase Ran. Il est renforcé par l’activité de moteurs moléculaires liés à la chromatine, qui ancrent des microtubules aux bras des chromosomes. Enfin, les kinétochores, structures protéiques accolées à une région limitée de la chromatine, stabilisent d’autres microtubules qui s’organisent en « fibres kinétochoriennes » robustes et contribuent au maintien du fuseau bipolaire dans la cellule.

EN :

The partition of the genetic material of cells in two identical lots during cell division relies on the assembly of a structure composed of microtubules, the bipolar spindle. As a cell prepares its division, changes in the state of its cytoplasm lead to the disassembly and to the global instability of its microtubule network. However, in order for the spindle to form, its microtubules must persist amid this destabilizing cytoplasm. A large body of experimental data now shows that the chromosomes themselves are the source of this persistence. They carry out this task through a chromatin-induced reversal of the dominating microtubule depolymerization regime, thereby resulting in a net microtubule polymerization locally around chromosomes, and through the capture, by kinetochores, of microtubules associated to each spindle pole and the assembly of kinetochore-associated microtubule bundles (K-fibres). In this review, we discuss the mechanisms and molecules that allow chromosomes to locally induce microtubule polymerization and stabilization during spindle assembly.

FR :

Les microtubules sont des filaments protéiques participant à des fonctions eucaryotes essentielles (motilité, trafic intracellulaire, division cellulaire) grâce à leurs propriétés dynamiques d’assemblage-désassemblage et à leur capacité d’interagir avec de nombreux facteurs cellulaires. La formation du fuseau mitotique, nécessaire à la ségrégation correcte des chromosomes pendant la division cellulaire, représente un exemple complexe de morphogenèse faisant intervenir les microtubules ainsi que des protéines réglant leurs propriétés dynamiques et leur organisation spatiale. Ces dernières années, de nombreux travaux, réalisés notamment dans le système modèle d’extraits d’oeufs de xénope, ont permis de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ce processus et ont incité le développement de nouvelles drogues anti-cancéreuses ciblant le fuseau mitotique.

EN :

Microtubules are highly dynamic polymers that switch stochastically between growing and shrinking states. This behaviour, called dynamic instability, is essential, in eukaryotic cells to many functions such as motility, intracellular trafficking or mitosis. The assembly of the mitotic spindle, required for the correct segregation of chromosomes during the cell cycle, depends on both microtubules and proteins regulating their dynamics and spatial arrangement. In recent years, many studies have been performed, especially in the xenopus egg extracts model system, to investigate the molecular mechanisms involved in this process. The growing understanding of the assembly and function of the mitotic spindle allows the development of new anti-tumoral drugs targeting this structure.

FR :

L’apparition du noyau dans les cellules eucaryotes a imposé la mise en place de mécanismes spécifiques permettant d’utiliser et de protéger l’information génétique mais également de coordonner les fonctions nucléaires et cytoplasmiques. Les études menées au cours des 10 dernières années ont permis d’élaborer un modèle selon lequel les molécules importées vers le noyau ou exportées vers le cytoplasme présentent des séquences d’adressage reconnues par des récepteurs spécifiques de transport nucléaire. Ces interactions sont orchestrées par la petite GTPase Ran qui assure la directionnalité des échanges nucléocytoplasmiques. Cet article tentera de faire le point des connaissances sur les mécanismes d’export nucléaire des protéines et le rôle de ces voies de transport dans la régulation d’autres fonctions cellulaires.

EN :

The nucleus of eukaryotic cells spatially separates DNA replication and RNA transcription from cytoplasmic protein synthesis. Thus, the nuclear membrane must ensure a strict and selective molecular control of exchanges between the nucleus and the rest of the cell, not only to protect and correctly transmit genetic information but also to synchronize nuclear and cytoplasmic functions. Studies over the past ten years led to the identification of targeting sequences (nuclear import or export sequences) recognized by specific receptors, called importins and exportins, which induce transport through the nuclear pore complex. Cargo-receptor interactions are orchestrated by Ran, a small and abundant GTPase. The compartmentalization of the factors that control the GDP- and GTP-bound state of Ran is believed to create a steep gradient of RanGDP (cytoplasmic) / RanGTP (nuclear) concentrations across the nuclear membrane. This gradient controls the directionality of nucleocytoplasmic transport pathways since cargo-importin complexes are induced to disassemble upon binding to RanGTP in the nucleus whereas RanGTP is used to assemble cargo-exportin complexes. In this review, we focus on what is known about the various steps involved in nuclear export of proteins, an intracellular route discovered more than 40 years ago, which has remained largely uncharacterized until recently. Furthermore, the regulation of nuclear transport is now considered one of the most efficient mechanisms to adapt cellular responses to environment conditions by restricting access to nuclear or cytoplasmic compartments. In particular, we illustrate here how nuclear export regulation participates to the control of transcriptional responses, cell cycle progression or the establishment of cell polarity.

FR :

Notre compréhension des mécanismes de régulation de l’expression génétique chez les eucaryotes supérieurs est en train de s’affiner grâce à la convergence des approches de biologie moléculaire ex vivo et de biologie cellulaire. L’importance des dimensions cinétiques et topologiques commence à poindre. Les interactions de facteurs régulateurs avec leurs gènes cibles nous apparaissent de plus en plus transitoires et dynamiques et, en même temps, la position des gènes dans le volume nucléaire semble de plus en plus influencer et être influencée par l’expression génétique. Nous présentons les méthodes qui ont permis cette évolution, les résultats récents qui accréditent cette vision et nous discutons quelques-uns des modèles qu’une telle vision permet d’élaborer.

EN :

Recently, our understanding of the mechanisms of the regulation of gene expression and our awareness of the importance of the spatial and kinetic dimensions are increasing thanks to the merging information from both cell biology and ex vivo molecular biology approaches. The interactions of regulatory factors with their target genes appear more and more transient and dynamic and the positions of genes in the nuclear volume more and more to influence and be influenced by gene expression. Here, we present the methods that have allowed this evolution, the recent results that support this new conception and discuss some of the models arising from it.

FR :

Les dyslipidémies athérogènes sont responsables de la plupart des accidents cardiovasculaires ischémiques, qui restent dans les pays industrialisés une des causes majeures de morbidité et de mortalité. Une conduite nutritionnelle adaptée permet parfois de corriger l’excès de lipides circulants, mais lorsqu’elle s’avère insuffisante, la thérapeutique médicamenteuse s’impose. Les inhibiteurs de l’hydroxyméthylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) réductase, ou statines, ont il y a plus de dix ans révolutionné le traitement de l’hypercholestérolémie. Cependant, il semble de plus en plus évident que le bénéfice thérapeutique de cette classe de médicaments dépasse celui imputable à la seule baisse du cholestérol circulant puisque les statines, de par leur mode d’action intracellulaire, modulent favorablement l’expression et l’activité de différentes protéines impliquées dans la fonction vasculaire. Grâce à leur extrême diversité d’action sur le compartiment vasculaire, ces molécules sont bien sûr un atout thérapeutique essentiel, mais représentent également un outil pharmacologique pouvant aider le chercheur à évaluer les modifications post-traductionnelles des protéines de signalisation, ainsi que les conséquences de ces modifications sur la régulation de l’expression des gènes.

EN :

Statins lower circulating cholesterol by blocking the activity of HMG-CoA reductase, the rate-limiting enzyme in cholesterol synthesis. However, statins possess pleiotropic properties that complement their cholesterol lowering effect, and makes this class of drugs very efficient to prevent, stabilize and perhaps regress coronary heart diseases through their direct action on the vascular wall. This includes correction of endothelial dysfunction (vasoreactivity, monocyte adhesion, haemostasis), improvement of plaque stability (decrease in MMP expression), reduction of monocyte infiltration, decrease in oxidation level, decrease in cell proliferation, and repair of ischemic tissues through the mobilization of endothelial progenitors. These pleiotropic effects are explained by the fact that statins inhibit the intracellular production of metabolites located downstream of mevalonate in the cholesterol pathway, such as isoprenoids (farnesyl pyrophosphate and geranylgeranylpyrophosphate). These hydrophobic metabolites allow the membrane anchorage of small G proteins (Ras and Rho) as well as the Gγ subunit of heterotrimeric G proteins, a post-translational step that is critical in the regulation of G protein signalling activity. Accordingly, the alteration of gene expression induced by statins can be reversed upon addition of these isoprenoids and not by cholesterol. The beneficial effects of statins are not restricted to the cardiovascular system; bone regeneration, cancer and HIV infection are also targeted. These drugs are therefore a promising tool, not only for the clinician but also for the biologist, allowing him/her to investigate the regulation of the gene expression that is controlled by the intracellular activity of membrane-anchored prenylated signalling proteins.

FR :

La protéine prion joue un rôle majeur dans le déclenchement et la transmission des encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles. Au cours de la maladie, cette protéine adopte une conformation différente lui conférant des propriétés biochimiques nouvelles. En dépit d’avancées significatives, il existe encore de nombreuses incertitudes concernant la fonction normale de la protéine prion et les mécanismes impliqués dans la neurodégénérescence liée à la maladie. Cet article détaille les récents développements de la biologie de la protéine prion tels que la description de nouvelles formes topologiques de la molécule, sa localisation dans des compartiments cellulaires multiples et ses interactions potentielles avec des partenaires. Toutes ces données semblent essentielles pour la compréhension des fonctions physiologiques et pathologiques de la protéine.

EN :

Transmissible spongiform encephalopathies form a group of fatal neurodegenerative disorders represented principally by Creutzfeldt-Jakob disease in humans, and by scrapie and bovine spongiform encephalopathy in animals. Also called prion diseases, these disorders are infectious, sporadic, or genetic in origin. Although the nature of the responsible agent of these diseases is uncertain, it is clear that a protein called PrP^Sc plays a central role in their pathology. PrP^Sc is a conformational variant of a normal protein called PrP^C. PrP^C is a glycoprotein expressed by most tissues and is attached on the cell membrane through a glycosyl-phosphatidylinositol anchor, which is consistent with roles in cell adhesion, ligand uptake, or transmembrane signaling. NMR studies revealed that the protein has a globular domain and a long amino-terminal tail that contains repeated octapeptide domains, which bind metal ions with high affinities. PrP^C is localized on the cell membrane in detergent resistant microdomains and may be part of functional complexes with other molecules such as N-CAM, Laminin or kinases. This is particularly relevant in view of the possible role of the molecule in signal transduction, resistance to oxidative stress and neuronal survival. The description both in vitro and in vivo, of a transmembrane form of PrP that can accumulate in the endoplasmic reticulum has attracted a lot of attention. The role of such isoforms in neurodegeneration, as well as the presence of PrP into the cytoplasm and in the nucleus where it may interact with nucleic acids are still debated. In conclusion, it appeared that the understanding of the PrP biology is essential to the understanding of the physiological function of this protein as well as for its pathological conversion since its trafficking governs the generation of PrP^Sc.

FR :

Les SINE (short interspersed repetitive elements) sont des éléments mobiles de l’ADN dérivés principalement des ARN de transfert ou de l’ARN cytoplasmique 7SL. Ils forment une composante majeure du génome des eucaryotes, puisque leur nombre peut atteindre plus de 10⁴ copies par génome. Aucune fonction évidente n’est encore aujourd’hui attribuée à ces éléments. Récemment, ces « ADN égoïstes » se sont révélés être des outils très efficaces en systématique moléculaire: en effet, l’insertion d’un SINE à un site donné est un événement unique et non réversible à l’échelle des génomes. Les SINE se révèlent ainsi des outils phylogénétiques « parfaits ». L’étude de la présence ou de l’absence de sites d’insertion de ces éléments transposables a récemment conduit à des résultats phylogénétiques inattendus. Les qualités et les limites de ce nouvel outil phylogénétique sont présentées dans cet article.

EN :

SINE (short interspersed repetitive elements) are retroposons derived from tRNA or 7SL RNA. These repetitive sequences represent a large part of the eukaryotic genome. Their copy number can reach more than 10⁴ per genome. However, no evident function is recognized to these elements. Recently, these « selfish DNAs » appear as a powerful tool in molecular systematic. SINE retroposons have the ability to duplicate and to be reincorporated many times into the genome. Their insertions have two major characteristics: first, a SINE has a negligible probability to be inserted twice at a specific genomic location, second, the chance that a deletion at one insertion site matches exactly the boundaries of the SINE is also insignificant. For these reasons, the analysis of SINE insertions is a source of phylogenetic information, free of convergence and reversal. SINEs thus appear as « perfect » phylogenetic characters and the study of their insertion site has recently led to unexpected phylogenetic results. The advantages and limits of this new phylogenetic method are presented here.

FR :

Depuis quelques années, plusieurs études ont montré que certains virus peuvent détruire des cellules cancéreuses, tout en épargnant les cellules normales. Un des exemples récents de virus « oncolytique » est celui du réovirus de mammifères dont la réplication dans les cellules infectées est normalement bloquée par l’activation de la protéine kinase cellulaire PKR. En revanche, la transformation cellulaire par activation du proto-oncogène Ras inhibe la PKR, ce qui permet la réplication virale et entraîne la destruction des cellules infectées. Les études réalisées in vivo dans différents modèles murins de tumorigenèse ont révélé que l’infection locale par les réovirus entraîne la régression des tumeurs. De tels virus oncolytiques pourraient donc représenter une voie thérapeutique de certains cancers.

EN :

Different viruses possess « tropism » that allow them to infect one or few specific cell types. In the last few years, the idea that some viruses could destroy cancer cells, while sparing normal cells, has been proposed. In parallel with the development of genetically engineered viruses, naturally oncolytic viruses are also considered in cancer therapy. Some viruses, such as mammalian reovirus, are interfered in their replication by the cellular protein kinase PKR. However, cell transformation by an activated Ras protooncogene can inhibit PKR. Mammalian reoviruses infect humans without an associated disease (« orphan » virus), suggesting a possible therapeutic application. It has, in fact, been shown that tumor regression through reovirus infection could be achieved in murine models. Studies are under progress to apply similar procedures in humans, since numerous human cancers harbor an activated Ras.