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Biologie du centrosome et cilium
UMR144 – Compartimentation et dynamique cellulaire
Renata Basto
Chef d'équipe
[email protected]
Tél : +33 1 56 24 69 10
Notre laboratoire cherche à comprendre comment les
centrosomes (organite fonctionnant comme le principal
centre d’organisation des microtubules (MTOC)) et le
cilium (organite essentiel à à la perception sensorielle ou
la motilité) régulent les divers processus cellulaires et
comment ces processus influencent le développement, la
prolifération et l’apparition de pathologies.
Les deux centrosomes de la cellule (en jaune)
nucléent et organisent Figure 1 : le réseau de
Au niveau ultrastructural, le centrosome se
compose d’une paire de centrioles (structures
des microtubules (MT) en forme de tonneau)
entourée d’une matrice de protéines, de
matériel péricentriolaire ou MPC. Le MPC est le
site de nucléation des MT au cours de la mitose
et il est à présent bien établi que les
centrosomes ne sont pas essentiels à la mitose
chez les cellules somatiques, mais ils
augmentent l’efficacité de l’assemblage du
fuseau mitotique et de la cytocinèse.
Cependant, les centrosomes jouent des rôles
essentiels dans l’établissement de la polarité et
de la division cellulaire asymétrique. Par
exemple, au cours de la fécondation de
l’embryon de C. elegans, le centrosome,
apporté par le spermatozoïde, spécifie le
postérieur de l’embryon. En outre, le
positionnement du fuseau au cours de la
division cellulaire asymétrique repose
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microtubules (MT) (en rouge) afin d’assembler un
fuseau mitotique bipolaire. Les chromosomes
apparaissent en bleu.
également sur la présence de centrosomes
fonctionnels.
Dans des cellules différenciées, les centrioles peuvent se
trouver près de la membrane plasmatique et agir comme
des corps basaux. Les corps basaux nucléent deux types de
structures de MT : le cilium mobile ou flagelle et le cilium
primaire. Au cours des dernières années, nous nous sommes
rendu compte de l’importance de ces structures. Par
exemple, les cils primaires sont essentiels à la mécano-,
chimio- ou photo-perception chez tous les animaux, tandis
que le cilium mobile, ou flagelle, est essentiel au
mouvement des liquides dans notre corps ou à la motilité
des spermatozoïdes.
Les anomalies des centrosomes et du cilium sont associées
à un grand nombre de pathologies humaines, telles que la
microcéphalie, la lissencéphalie, le cancer ou la stérilité. Par
conséquent, il est essentiel de caractériser les mécanismes
de base qui régulent la réplication des centrioles et
l’assemblage des cils dans le contexte d’un organisme en
cours de développement afin de comprendre comment les
mutations dans les composants des centrosomes, corps
basaux et cilium peuvent conduire à l’apparition de la
pathologie.
Figure 2 : Image de microscopie
électronique (ME) d’une coupe
transversale du flagelle du
spermatozoïde de Drosophila.
Afin de répondre à ces questions, nous utilisons plusieurs
approches différentes, dont les méthodes de biologie
moléculaire et cellulaire, la génétique et la culture cellulaire.
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Notre travail sur la réplication des centrioles s’intéresse
principalement à la caractérisation des mutants de réplication des
centrioles chez la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster.
Nous utilisons également d’autres organismes modèles, tels que
le Paramecium à cils multiples afin d’étudier le rôle des
composants de la réplication des centrioles dans la duplication
des corps basaux et dans l’assemblage des cils.
Figure 3 : Paramecium
tetraurelia marquée avec des
marqueurs de corps basal.
Un autre domaine de recherche du laboratoire étudie la façon
dont les centrosomes et les MT influencent le positionnement du
fuseau au cours des divisions des cellules souches. Les cellules
souches se divisent de façon asymétrique afin de générer une
autre cellule souche (auto-renouvellement) et une cellule se
différenciant. Les anomalies de division cellulaire asymétrique
peuvent conduire à un déséquilibre entre l’auto-renouvellement
et la différenciation, ce qui peut contribuer à une sur-prolifération
et à la formation de tumeurs. Nous utilisons des cellules souches
neurales (neuroblastes) de Drosophila afin d’étudier les
mécanismes fondamentaux régulant ces divisions.
Film 1 : Neuroblaste de type sauvage co-exprimant RFP-tubuline
afin de visualiser le fuseau mitotique et GFP-Pon, protéine
adaptatrice qui se fixe à Numb, déterminant du destin cellulaire.
Cette cellule se divise de façon asymétrique et produit un grand
neuroblaste et une petite cellule, la cellule mère ganglionnaire
(CMG). GFP-Pon est uniquement hérité par la CMG.
Film 2 : Neuroblaste mutant DSas-4. Cette cellule ne contient pas de centrosome et le faisceau
ne peut s’aligner avec l’axe de polarité. La cellule se divise de façon symétrique et les deux
cellules filles héritent de GFP-Pon.
Nous avons récemment caractérisé des lignées de mouches Drosophila contenant des
centrosomes surnuméraires. Nous avons remarqué qu’au cours de la division cellulaire, les
cellules ayant des centrosomes supplémentaires réussissent à assembler un fuseau bipolaire
fonctionnel. En outre, nous avons montré que l’amplification des centrosomes peut également
conduire à une sur-prolifération et à la formation de tumeurs. Nous cherchons actuellement à
savoir quel mécanisme peut faciliter ou inhiber la formation tumorale lorsque des centrosomes
supplémentaires sont présents.
Film 3 : Cellule de type sauvage co-exprimant RFP-tubuline afin de visualiser le fuseau
mitotique et GFP-DSas-4 afin de visualiser les centrosomes. Les deux centrosomes assemblent
un fuseau mitotique bipolaire et après la division, chaque cellule hérite d’un seul centrosome.
Film 4 : Cellule avec trois centrosomes. Lorsque la cellule entre en mitose, les centrosomes
supplémentaires se regroupent et forment les pôles du fuseau bipolaire. Le regroupement des
centrosomes « Extra » est un processus efficace car nous avons rarement observé d’anomalies
de la division cellulaire.
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Publications clés
Année de publication : 2015
Delphine Gogendeau, Katarzyna Siudeja, Davide Gambarotto, Carole Pennetier, Allison J Bardin,
Renata Basto (2015 Nov 17)
Aneuploidy causes premature differentiation of neural and intestinal stem cells.
Nature communications : 8894 : DOI : 10.1038/ncomms9894
Özdemirhan Serçin, Jean-Christophe Larsimont, Andrea E Karambelas, Veronique Marthiens,
Virginie Moers, Bram Boeckx, Marie Le Mercier, Diether Lambrechts, Renata Basto, Cédric
Blanpain (2015 Jun 22)
Transient PLK4 overexpression accelerates tumorigenesis in p53-deficient
epidermis.
Nature cell biology : 100-10 : DOI : 10.1038/ncb3270
Année de publication : 2014
Dora Sabino, Delphine Gogendeau, Davide Gambarotto, Maddalena Nano, Carole Pennetier,
Florent Dingli, Guillaume Arras, Damarys Loew, Renata Basto (2014 Sep 23)
Moesin is a major regulator of centrosome behavior in epithelial cells with extra
centrosomes.
Current biology : CB : 879-89 : DOI : 10.1016/j.cub.2015.01.066
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