Régulation de la division cellulaire 83

La  prolifération  des  cellules  se  caractérise  par  la  progression  de  chaque  cellule  dans  le  cycle   cellulaire.  Les  cellules  au  repos  sont  dans  une  phase  de  quiescence  appelée  G0  au  cours   de  laquelle  l’activité  intracellulaire  est  diminuée.  Suite  à  des  stimuli,  les  cellules  quittent  cet   état   de   quiescence,   entrent   en   phase   G1   et   se   préparent   à   dupliquer   leur   ADN.   Cette   préparation  nécessite  l’expression  de  protéines  impliquées  dans  la  réplication  comme  l’ADN   polymérase.  La  synthèse  de  l’ADN  se  réalise  pendant   la  phase  S   au  cours  de  laquelle  la   quantité   d’ADN   est   doublée   (420).   Le   centrosome   se   duplique   également   pendant   cette   phase   (421).   Suite   à   la   phase   S,   les   cellules   entrent   en   phase   G2   et   se   préparent   à   la   séparation   de   l’ADN   et   par   conséquent   à   la   division   cellulaire   lors   de   la   mitose.   Les   centrosomes   nouvellement   formés   commencent   à   se   séparer.   La   dynéine   sur   les   microtubules  issus  des  centrosomes  interagit  avec  la  dynactine  et  l’adaptateur  BicD2  associé   aux  pores  nucléaires.  Ce  déplacement  entraine,  par   la  suite,  la  dissolution  de  l’enveloppe   nucléaire  au  début  de  la  prophase  (422).  La  mitose  est  un  processus  séquentiel,  hautement   régulé,   qui   assure   la   bonne   répartition   de   l’ADN   et   de   diverses   protéines   vers   les   pôles   opposés  de  la  cellule  qui  généreront  les  cellules  filles.  Elle  se  caractérise  par  la  condensation   de  l’ADN  lors  de  la  prophase  au  cours  de  laquelle  la  membrane  nucléaire,  l’appareil  de  golgi   et   le   réticulum   endoplasmique   se   fragmentent.   Les   chromosomes   formés   lors   de   la   prométaphase   rejoignent   ensuite   la   plaque   équatoriale   de   la   cellule.   L’alignement   de   ces   chromosomes   lors   de   la   métaphase   est   un   processus   finement   régulé.   Les   chromatides   sœurs  sont  maintenues  sur  la  plaque  métaphasique  par  des  tensions  mécaniques  générées   par  les  moteurs  moléculaires  kinésines  et  dynéines  au  niveau  des  microtubules.  Par  ailleurs,   ces  chromatides  sœurs  sont  liées  entre  elles  par  la  cohésine.  L’activation  d’APC/C  conduit  à   la   dégradation   de   la   sécurine   libérant   la   séparase.   Cette   dernière   dégrade   la   cohésine   et   conduit  à  la  séparation  des  chromatides  sœurs  (423).  L’inactivation  de  l’une  ou  de  l’autre  de   ces   protéines   motrices   conduit   à   un   déséquilibre   affectant   alors   l’organisation   des   chromosomes.  Ces  moteurs  moléculaires  sont  aussi  mis  à  contribution  au  cours  du  transport   des  chromatides  sœurs  vers  les  pôles  opposés  des  cellules.  Par  ailleurs,  le  traitement  au   nocodazole  synchronise  les  cellules  lors  de  la  prométaphase  indiquant  l’importance  capitale   des  microtubules  dans  ce  processus  (424)  (Fig.  27).    

Figure  27  :  Déroulement  du  cycle  cellulaire

Schématisation  du  cycle  cellulaire  au  cours  duquel  les  cellules  se  divisent  en  deux  cellules   filles.   Au   cours   de   la   phase   S   se   déroule   la   duplication   de   l’ADN   et   du   centrosome.   Les   centrosomes   composés   de   centrioles   se   séparent   au   cours   de   la   phase   G2   à   l’aide   des   protéines  motrices.  L’ADN  se  condense  en  chromosomes  au  cours  de  la  prophase  et  ces   chromosomes  se  réorientent  par  la  polarité  donnée  par  les  centrosomes  (les  points  verts).   Au  cours  de  l’anaphase  les  chromatides  sœurs  se  séparent  pour  former  deux  cellules  filles   constituées  de  la  même  quantité  de  matériel  génétique.  Au  centre  de  l’image  est  représentée   l’organisation  des  microtubules  en  mitose.  Trois  groupes  de  microtubules  se  distinguent  :  les   microtubules   astraux   (en   vert)   qui   fixent   les   centrosomes   au   cortex   cellulaire,   les   microtubules   kinétochoriens   (en   rouge)   dont   l’extrémité   positive   s’enchâsse   dans   les   kinétochores  et  enfin  les  microtubules  polaires  (en  bleu)  qui  se  croisent  et  sont  responsables   du  maintien  de  la  polarité  des  cellules  en  mitose  grâce  aux  moteurs  moléculaires.  

Lis1  joue  un  rôle  essentiel  au  cours  de  la  division  cellulaire  (425,  426).  La  délétion  totale  du   gène  pafah1b1  est  létale  chez  la  souris.  L’analyse  de  la  prolifération  au  stade  précoce  de   l’embryogénèse   dans   ces   souris   démontre   une   division   fortement   altérée.   Lis1   est   donc   importante  dans  la  prolifération  des  cellules  au  cours  de  l’embryogénèse  probablement  par   la  régulation  de  la  dynéine  (403,  427).  Dans  le  cas  de  souris  hétérozygotes,  la  fréquence  des   cycles   de   prolifération   n’est   pas   affectée   de   façon   majeure.   Cependant,   la   symétrie   des   divisions  est  compromise  ce  qui  entraîne  la  différenciation  accrue  des  cellules  souches  (428,   429).  La  fonction  de  Lis1  dans  la  prolifération  cellulaire  est  fortement  conservée  entre   les   espèces  comme  le  démontre  son  implication  au  sein  de  Aspergillus  nidulans,  Caenorhabditis  

elegans,  Drosophila  et  chez  les  végétaux  en  plus  de  chez  les  mammifères  (369,  375,  426,  

429,  430).    

2.1.   Fonctions  de  Lis1  au  cours  de  la  phase  G2  du  cycle  cellulaire    

Durant   la   phase   G2   se   déroule   la   séparation   des   centrosomes   dupliqués   au   cours   de   la   phase   S   du   cycle   cellulaire.   La   duplication   des   centrosomes   est   essentielle   pour   le   bon   déroulement  de  la  mitose  (422).  Dans  des  lignées  cellulaires  MEF,  la  déficience  en  Lis1  dans   un  modèle  inductible  par  le  tamoxifène  ERCre  _Lis1fl/fl  _{conduit  d’une  part  à  l’amplification  des}  

centrosomes   et   à   la   mauvaise   localisation   de   ces   derniers.   La   multipolarité   aberrante   résultante  de  l’amplification  des  centrosomes  peut  conduire  à  la  mauvaise  organisation  des   chromosomes  en  métaphase.  L’amplification  du  centrosome  peut  être  le  résultat  de  plusieurs   phénomènes.   Elle   peut   être   la   conséquence   de   la   fragmentation   des   centrioles   due   à   la   mauvaise   régulation   de   l’élongation   des   centrioles   et/ou   au   retard   important   de   la   prométaphase  (431-­434).  Par  ailleurs,  l’amplification  du  centrosome  peut  survenir  en  cas  de   fragmentation   du   matériel   péricentriolaire   entourant   les   centrioles   et   étant   à   la   base   de   la   nucléation   des   microtubules   (432,   435).   L’analyse   fine   par   microscopie   confocale   des   centrosomes  dans  le  modèle  ERCre  _Lis1fl/fl  _{révèle  une  augmentation  du  nombre  de  centrioles}  

dans  le  matériel  péricentriolaire.  Cependant,  les  mécanismes  précis  de  cette  amplification   sont  encore  mal  compris  (436).  

2.2.   Fonctions  de  Lis1  dans  le  déroulement  de  la  mitose    

La  mitose  est  un  événement  essentiel  dans  la  prolifération  des  cellules.  Elle  représente  la   phase   finale   du   cycle   cellulaire   et   entraîne   la   séparation   de   deux   cellules   filles.   Celles-­ci   bénéficieront   d’un   matériel   génétique   identique.   Cependant,   dans   le   cas   d’une   division  

asymétrique,  la  distribution  des  protéines  est  différente.  La  déficience  en  Lis1  dans  le  lignée   cellulaire   MEF   par   le   modèle   ERCre   _Lis1fl/fl   _{conduit   à   une   augmentation   du   temps   de   la}  

transition  métaphase  à  anaphase  (437).  Par  ailleurs,  l’analyse  de  la  métaphase  démontre   une   mauvaise   organisation   des   chromosomes   sur   la   plaque   métaphasique   (397).   Le   bon   déroulement   de   la   mitose,   nécessite   l’interaction   de   la   dynéine   avec   les   kinétochores   au   niveau   des   chromosomes   mais   aussi   la   capacité   de   la   dynéine   à   réaliser   un   mouvement   rétrograde  (438).  Le  maintien  des  chromosomes  en  métaphase  nécessite  aussi  la  capacité   de  la  dynéine  à  connecter  les  microtubules  polaires  et  kinétochoriens  (439).  Le  maintien  des   chromosomes   sur   la   plaque   métaphasique   nécessite   des   tensions   entre   la   dynéine   et   la   kinésine  (440,  441).  L’inhibition  de  la  dynéine  ou  de  la  kinésine  déstabilise  cet  équilibre  et   conduit   à   un   défaut   d’alignement   des   chromosomes   sur   la   plaque   métaphasique.   En   revanche,  l’inhibition  concomitante  de  la  kinésine  et  de  la  dynéine  améliore  l’organisation  des   chromosomes   (442).   La   mauvaise   organisation   des   chromosomes   dans   les   cellules   déficientes   pour   Lis1   est   restaurée   par   l’inhibition   de   la   kinésine   Eg5.   Ces   résultats   démontrent   donc   l’importance   de   Lis1   dans   l’équilibre   des   forces   entre   la   dynéine   et   la   kinésine  au  cours  de  la  mitose  (442).  Lis1  colocalise  avec  les  kinétochores  comme  le  révèlent   des   expériences   d’imagerie   (396).   Un   des   composants   des   kinétochores,   CENP-­F,   est   important  dans  le  recrutement  de  Lis1  et  de  Nde1/NdeL  au  niveau  des  chromosomes  (443).   Le   mouvement   des   chromosomes   par   la   dynéine   vers   les   pôles   des   cellules,   nécessite   l’adaptateur  Spindly.  Comme  attendu,  l’extinction  de  Lis1  par  interférence  à  ARNm  entraîne   une  réduction  du  transport  de  Spindly  vers  le  centrosome  (444).