Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon dont les grandes cellules embryonnaires se divisent sans anneau contractile complet, remettant en question les modèles traditionnels. À l'aide d'embryons de zebrafish, les chercheurs ont identifié un système mécanique de cliquet impliquant des microtubules et des variations de rigidité cytoplasmique. Les résultats, publiés dans Nature, expliquent la division dans les cellules riches en jaune d'œuf de diverses espèces.
La division cellulaire, ou cytokinèse, est un processus fondamental en biologie, mais ses mécanismes aux stades embryonnaires précoces ont intrigué les chercheurs, particulièrement chez les animaux dotés de cellules volumineuses remplies de jaune d'œuf. Une équipe dirigée par Jan Brugués au Cluster of Excellence Physics of Life de l'Université de technologie TUD Dresden a mis au jour un mécanisme inconnu jusqu'alors permettant à ces cellules surdimensionnées de se diviser sans recourir à l'anneau contractile standard à base d'actine de type purse-string. Les modèles traditionnels décrivent la formation d'un anneau contractile de protéine actine au point médian de la cellule, qui se resserre pour séparer en deux cellules filles. Cependant, chez des espèces telles que les requins, les ornithorynques, les oiseaux et les reptiles, le jaune d'œuf volumineux empêche l'anneau de se fermer complètement. «Avec un jaune d'œuf aussi volumineux dans la cellule embryonnaire, il y a une contrainte géométrique. Comment une bande contractile aux extrémités libres reste-t-elle stable et génère-t-elle assez de force pour diviser ces cellules énormes ?», s'interrogeait Alison Kickuth, auteure principale et récente docteure du groupe. En se concentrant sur des embryons de zebrafish, qui présentent des cellules riches en jaune d'œuf de taille conséquente au début du développement, les chercheurs ont sectionné la bande d'actine au laser et ont observé sa poursuite de constriction. Cela indiquait un soutien le long de sa longueur, fourni par les microtubules — un autre composant du cytosquelette. Perturber les microtubules, chimiquement ou avec un obstacle de gouttelette d'huile, a provoqué l'effondrement de la bande, confirmant leur rôle dans la stabilisation et la signalisation. Des expériences supplémentaires ont révélé que la rigidité cytoplasmique varie avec le cycle cellulaire. Durant l'interphase, les asters — structures de microtubules en expansion — rigidifient le cytoplasme, ancrant la bande. En phase mitotique (phase M), il se fluidifie, autorisant un mouvement vers l'intérieur. Pourtant, cette fluidité risque l'instabilité, la bande se rétractant partiellement mais se rétablissant grâce à des cycles embryonnaires rapides. Le processus agit comme un cliquet mécanique : l'instabilité pendant les phases fluides est contrebalancée par une restabilisation lors des interphases suivantes, avançant la division par increments sur plusieurs cycles jusqu'à achèvement. «Le mécanisme de cliquet temporel modifie fondamentalement notre vision du fonctionnement de la cytokinèse», déclarait Brugués. Kickuth ajoutait : «Les zebrafish sont un cas fascinant, car la division cytoplasmique dans leurs cellules embryonnaires est intrinsèquement instable. Pour surmonter cette instabilité, leurs cellules se divisent rapidement, permettant l'ingression de la bande sur plusieurs cycles cellulaires en alternant stabilité et fluidification jusqu'à division complète.» Cette découverte propose un nouveau cadre pour la cytokinèse dans les embryons volumineux riches en jaune d'œuf chez diverses espèces pondeuses, soulignant le rôle des propriétés cytoplasmiques temporisées dans les processus cellulaires. L'étude paraît dans Nature.
