Des chercheurs mettent au point la première carte dynamique de la division cellulaire humaine

La mitose, la division d’une cellule en deux cellules identiques, fait partie du processus naturel du cycle de vie cellulaire. Dans le corps humain, ce processus fondamental a deux finalités: réparer les tissus endommagés et aider le corps à se développer. Pour y parvenir, des centaines de protéines différentes sont à l’œuvre dans chaque cellule et activent ses différents processus. Les protéines aident la cellule à garder sa forme, contrôlent le mouvement des particules et la réparent si elle est endommagée. Leur rôle dans la division cellulaire est également très important, car elles régulent toutes les étapes du processus, du début à la fin.

Alors que, jusqu’à présent, la plupart des laboratoires de recherche se sont concentrés sur des protéines uniques dans des cellules vivantes, les scientifiques qui travaillent sur les projets iNEXT et CohesinMolMech, financés par l’UE, ont opté pour une approche plus globale. En ne se limitant pas aux protéines individuelles et en étudiant les réseaux de protéines actives dans les cellules vivantes humaines, ils sont parvenus à créer le premier modèle dynamique de protéines de la division cellulaire humaine.

Un atlas des protéines en temps réel

Nommé Mitotic Cell Atlas, le modèle recourt à des données d’images 4D pour mettre en évidence les changements qui ont lieu dans les cellules humaines durant les cinq phases de la mitose: l’interphase, la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase. En saisissant n’importe quelle combinaison comprenant jusqu’à sept protéines, les utilisateurs pourront observer le processus correspondant de la division cellulaire en temps réel.

Comme l’expliquent les chercheurs du projet dans un communiqué publié dans la revue «Nature», ce modèle peut également servir pour étudier le rôle joué par les protéines dans d’autres fonctions cellulaires, comme la mort cellulaire ou la métastase des cellules cancéreuses. Afin de créer leur atlas dynamique des protéines jouant un rôle dans la division cellulaire humaine, les scientifiques ont adopté une approche générique. Cette approche peut donc être appliquée à la cartographie et à l’exploitation des réseaux dynamiques de protéines qui provoquent la division cellulaire dans différents types de cellules. «En s’intéressant aux réseaux dynamiques formés par ces protéines, nous pouvons identifier les vulnérabilités critiques, c’est-à-dire les points où une seule protéine est chargée de lier deux tâches sans filet de sécurité», déclare Jan Ellenberg, co-auteur et scientifique principal du Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM), dans un communiqué de presse publié sur le site web du partenaire du projet.

Vingt-huit protéines répertoriées, et des centaines à traiter

Le nouveau modèle 4D a servi à intégrer des données sur des protéines mitotiques révélées par fluorescence et collectées dans des cellules HeLa, une lignée immortelle de cellules cancéreuses humaines couramment utilisées dans la recherche scientifique. En tout, 28 protéines qui jouent un rôle important dans la mitose ont été tracées en recourant à un microscope confocal 3D pour localiser leur position dans la cellule à différents moments. Cependant, de nombreuses années de travaux seront nécessaires avant que l’équipe puisse créer un ensemble de données pour les 600 et quelques protéines qui régulent la mitose dans les cellules humaines. «À long terme, un aperçu complet de toutes les protéines cellulaires nous permettra de voir comment les différents processus importants de la vie, comme la division cellulaire et la mort cellulaire par exemple, sont liés les uns aux autres. Mais cela n’est possible à comprendre qu’en adoptant un point de vue en réseau», explique Stephanie Alexander, co-auteure et directrice de la recherche du groupe d’Ellenberg au LEBM, dans le même communiqué de presse.

iNEXT (Infrastructure for NMR, EM and X-rays for translational research) travaille à la traduction en applications bioscientifiques des recherches fondamentales menées dans le domaine de la biologie structurelle. Grâce à ses recherches, CohesinMolMech (Molecular mechanisms of cohesin-mediated sister chromatid cohesion and chromatin organization) entend développer notre compréhension de la division cellulaire, de la structure de la chromatine et de la régulation des gènes.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet iNEXT