La centrine chez les eucaryotes inférieurs

2.5.1.1. Origine

La centrine est une protéine ancienne qui serait apparue chez un ancêtre commun des eucaryotes par duplication de gènes (Paoletti et al, 1996). La famille des centrines est membre d’une super-famille de protéines à mains-EF qui lient le calcium (Ca2+). Elle a été identifiée dans les corps basaux d’algue verte où elle est directement responsable de la

contraction de fibres sensibles au Ca2+. Chez les organismes unicellulaires, c’est le constituant majeur des fibres contractiles Ca2+-dépendantes associées aux MTOCs (Gogendeau et al, 2008). Cette contraction est nécessaire pour la localisation, l’orientation et la ségrégation des corps basaux pendant la mitose. Les fonctions des centrines sont relativement conservées, au sein du simple corps basal jusqu’au centrosome.

2.5.1.2. Cdc31p

Chez la levure S. cerevisiae, le produit du gène Cdc31p a été isolé par criblage génétique de mutants de la division cellulaire. C’est un composant du site d’assemblage du nouveau SPB appelé demi-pont (Spang et al, 1993). Elle est nécessaire à l’initiation de la duplication du SPB : des mutants de Cdc31p inhibent cette duplication et se bloquent en mitose avec un fuseau mitotique monopolaire organisé autour d’un unique SPB (Paoletti et al, 2003).

Trois partenaires de Cdc31p ont été identifiés et ils sont tous nécessaires à la duplication du SPB : Kar1p (Vallen et al, 1994), Mps3p (Jaspersen et al, 2002) et Sfi1p (Kilmartin, 2003). Des mutants de Kar1p et Mps3p ont le même phénotype que ceux de Cdc31p, suggérant que ces protéines interviendraient toutes dans une même étape précoce de la duplication du SPB. Kar1p et Mps3p induiraient le recrutement de Cdc31p au demi-pont. Sfi1p lie de nombreuses molécules de Cdc31p grâce à une série de répétition de domaines de liaison, et ce complexe forme des fibres contractiles sensibles au Ca2+ qui réorientent les centrioles. Cette interaction représente un modèle où la centrine aurait un rôle dans la dynamique et dans la duplication des MTOCs (Salisbury, 2004). Il est intéressant de noter que la centrine 2 humaine interagit avec la protéine centrosomale hsfi1 (Martinez-Sanz et al, 2006).

Cdc31p interagit également avec une kinase Kic1p (Sullivan et al, 1998). Kic1p n’est pas requise pour la duplication du SPB, mais interviendrait dans la morphogénèse cellulaire grâce à son interaction avec Cdc31p. Les auteurs suggèrent que Cdc31p coordonnerait ainsi deux processus cellulaires distincts, la duplication du SPB et l’initiation de la croissance cellulaire.

2.5.1.3. Autres eucaryotes inférieurs

La centrine est très conservée mais il y a une très grande variabilité du nombre de gènes chez les eucaryotes : il n’y a qu’un seul gène chez la levure, 4 chez les mammifères, 7 chez Leishmania, au moins 10 chez Tetrahymena et 49 chez la paramécie. Chez cette dernière, il y a dix sous-familles de centrines qui pourraient jouer un rôle dans la coordination entre la duplication et le positionnement des organelles corticaux (Gogendeau et al, 2008).

Chez les organismes unicellulaires, en plus de son rôle dans la duplication, la ségrégation et le positionnement des MTOCs, la centrine est un constituant majeur de fibres contractiles sensibles au Ca2+. L’effet de la disruption de la centrine a été étudié dans de nombreux organismes. Par exemple chez Leishmania, les cellules de parasites mutants LdCEN-/- se bloquent à la transition G2/M du cycle cellulaire et la duplication des corps basaux est arrêtée (Selvapandiyan et al, 2004). Ces cellules présentent alors de multiples noyaux et kinétochores. Chez l’algue verte Chlamydomonas, l’utilisation de RNAi dirigé contre la centrine a montré qu’elle était requise pour la duplication, la ségrégation et la maturation des corps basaux (Koblenz et al, 2003). Chez la paramécie, la déficience en PtCen2 et PtCen3 affecte la géométrie de la duplication des corps basaux (Ruiz et al, 2005). Il en résulte un arrêt de croissance et une réduction du nombre de corps basaux, sans affecter leur assemblage. Les fonctions des centrines sont donc bien conservées chez tous ces organismes.

2.5.1.4. Les centrines de mammifères

Chez l’homme, deux ADNc codant pour la centrine ont tout d’abord été clonés (Errabolu et al, 1994). Leur identification a été réalisée grâce à des anticorps dirigés contre la centrine de Chlamydomonas. Ces anticorps, utilisés dans des cellules HeLa, ont montré une localisation au centrosome et aux pôles des fuseaux mitotiques. Les deux ADNc nommés HsCen-1 et HsCen-2 sont identiques à 90%. Les gènes codant pour la centrine 1 et 2 sont localisés sur les chromosomes 18 et X, respectivement. Un autre gène HsCen-3 a ensuite été identifié, partageant plus d’homologies avec Cdc31p (Middendorp et al, 1997).

La centrine 1 est spécifiquement exprimée dans les cellules germinales mâles et les cellules ciliées, les centrines 2 et 3 ont une expression ubiquitaire. La centrine 3 présente seulement 54% d’homologies avec les deux autres centrines, la centrine 1 et 2 en partagent 84%. Durant la prolifération cellulaire, seules les centrines 2 et 3 sont présentes alors que durant la différenciation des cellules ciliées, les trois centrines sont exprimées (Laoukili et al,

2000). La centrine 1 serait impliquée dans le battement Ca2+-dépendant des cils de ces cellules.

Récemment une quatrième centrine, murine, a été mise en évidence (Gavet et al, 2003). Elle est très proche de la centrine 2 mais ne reconnaîtrait pas les mêmes partenaires centriolaires : la centrine 2, mais pas la centrine 4, peut lier in vitro de manière Ca2+- dépendante un partenaire de Cdc31p, Kar1. La centrine 4 est exprimée dans des cellules ciliées du cerveau, des reins, des poumons et des ovaires, et serait plus précisément impliquée dans l’assemblage des corps basaux. Il existe donc, à l’heure actuelle, quatre centrines différentes chez les mammifères. Deux d’entre elle, la centrine 2 et 3, ont une expression ubiquitaire et une fonction lors de la division cellulaire. Les deux autres centrines 1 et 4, ont une expression tissu-spécifique avec une activité plus spécifique comme la maintenance des cellules ciliées.