Dynamique du cytosquelette et division cellulaire

AMY SHAUB MADDOX, Ph.D.

• Professeur adjoint, Département de pathologie et de biologie cellulaire, Faculté de Médecine, Université de Montréal

Nous étudions les mécanismes moléculaires présidant à la forme des cellules dans la cytocinèse : l’assemblage, l’organisation et la fonction de l’anneau contractile d’actomyosine. Avec l’imagerie des cellules vivantes à sondes fluorescentes, nous surveillons la dynamique de l’anneau dans les embryons précoces de C. elegans. Étant donné la nature très stéréotypée de la division cellulaire dans le C. elegans, nous pouvons mettre au point de nouvelles bioanalyses quantitatives pour la cytocinèse.

L’anilline, protéine de liaison de l’actine, de la myosine et des septines (voir figure 1), est une candidate de choix à l’optimisation de l’organisation de l’anneau contractile. Nous avons démontré que l’anilline est nécessaire à la rupture de la symétrie circulaire de l’anneau contractile (voir figure 2).  Même si une symétrie anormale de l’anneau peut être compensée par d’autres comportements, l’asymétrie semble rendre la cytocinèse vulnérable aux erreurs aléatoires. Ainsi, en prenant des vues différentes de l’anneau contractile et en quantifiant la vitesse, la géométrie et la localisation, nous avons découvert un nouvel aspect des mécanismes redondants qui assurent la réussite de la cytocinèse.

Voici certains des projets sur lesquels nous travaillons :

Nous avons effectué des purifications biochimiques pour identifier les protéines avec de nouvelles contributions à l’organisation et à la fonction de l’anneau contractile. Nous caractérisons maintenant les anomalies de cytocinèse à la suite de la déplétion de nos protéines candidates, en préparant pour elles des souches de protéines GFP par fusion et des anticorps et nous visons à confirmer les interactions par co-IP « inverse ».

L’embryon précoce de C. elegans a toujours la même taille et la même forme, qui est essentiellement celle d’un cylindre. Par conséquent, il peut très facilement faire l’objet d’une modélisation mathématique descriptive et prédictive. Par exemple, les études préliminaires qui mettent en corrélation la dynamique de l’anneau circulaire et le changement de la forme de la cellule indiquent que l’organisation de l’actomyosine, et non seulement la quantité, affecte la cynétique des transitions de la forme des cellules. Nous développons actuellement un logiciel d’analyse des images pour suivre la forme des cellules et l’emplacement des protéines et notre objectif est de créer un modèle mathématique prédictif de la fonction de l’anneau contractile.

Nous expérimentons l’utilisation de tissus et de types de cellules du C. elegans autres que ceux d’embryons précoces dans les études de la division cellulaire, en commençant par optimiser la déplétion des protéines et l’imagerie des cellules vivantes dans ces tissus. Nous cherchons à comparer la dynamique et la cinétique de la division cellulaire à celles des cellules embryonnaires et somatiques de culture.

Tous nos projets relèvent de la biologie moléculaire, de la micromanipulation et de la dissection, de l’imagerie de la cellule vivante et de l’analyse par ordinateur. Nous utilisons aussi Matlab pour créer des programmes originaux.

FIGURE 1. Un embryo de C.elegans engagé dans sa première division mitotique a été fixé et la protéine anilline, une composante structurale de l'anneau contractile a été détectée (marquage rouge). L'ADN est marqué en bleu.

FIGURE 2. Une vue transversale d’un embryon de C.elegans montre que l’anneau contractile se referme de façon asymétrique au cours de la cytokinèse, et ce malgré la position centrale qu’occupe le fuseau mitotique. La fermeture asymétrique de l’anneau contractile requiert l’anilline et les septines. Dans cette série d’images (temps total d’observation ~4 minutes), la membrane plasmique est rendue fluorescente grâce à l’expression d’un domaine PH fusionné à la GFP (green fluorescent protein).

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