Science Snaps : diviser par deux

Les cellules en division sont le moteur de la vie.

Une cellule se divise pour devenir deux. Deux deviennent quatre. Quatre deviennent huit, puis plus.

Mais ce processus, qui génère tous les êtres vivants – de la plus petite bactérie à la plus grande baleine bleue – est également au cœur du cancer, car des cellules incontrôlées se divisent pour former des tumeurs.

Au fil des ans, nous avons financé des recherches de renommée mondiale révélant les rouages ​​moléculaires que les cellules utilisent pour se diviser, ouvrant la voie à de nouveaux traitements potentiels contre le cancer.

Cela a conduit à la découverte de la façon dont le moment de la division cellulaire est contrôlé, de sorte que les cellules ne se multiplient généralement que lorsqu’elles sont nécessaires. Et les chercheurs savent maintenant comment l’ADN est copié et les deux ensembles d’informations génétiques qui en résultent sont répartis entre les deux nouvelles cellules «filles», ce qui signifie que chacune a la bonne quantité.

Ils comprennent également le système complexe de points de contrôle que les cellules utilisent pour s’assurer que rien ne s’est mal passé en cours de route. Et, bien sûr, ils en savent maintenant beaucoup sur la façon dont tous ces processus peuvent mal tourner dans le cancer.

Aujourd’hui, les scientifiques de notre institut de Manchester ont fait une autre découverte, avec des implications importantes pour certains médicaments en cours d’essais cliniques.

Échafaudages moléculaires

La nouvelle étude, dirigée par les Drs Angeliki Malliri, Helen Whalley et Andrew Porter – publiée dans la revue Communication Nature – se concentre sur de minuscules structures appelées centrosomes. Ce sont les gros points blancs au milieu de l’image de la cellule ci-dessus, vus au microscope à fluorescence haute puissance.

Les centrosomes sont les ingénieurs de l’échafaudage de la cellule, responsables de la construction de longues structures tubulaires appelées microtubules. Ils jouent un rôle fondamental lorsque les cellules se divisent, générant un échafaudage moléculaire mobile qui sépare l’ADN.

Chaque cellule n’a généralement qu’un seul centrosome, mais lorsqu’il est temps pour une cellule de se diviser, le centrosome unique est dupliqué, ainsi que l’ADN de la cellule. Ensuite, un centrosome se déplace à chaque extrémité de la cellule (les points rouges sur l’image de droite) et ensemble, ils commencent à construire un réseau de microtubules (lignes vertes), atteignant l’ADN (taches bleues) au centre.

Les microtubules saisissent l’ADN et séparent les deux copies. Ensuite, la cellule se divise en son milieu, produisant deux «filles» identiques, chacune avec un ensemble complet d’ADN et un centrosome. Et ainsi le cycle se répète.

La connexion Kinesin

Angeliki et son équipe ont étudié une molécule appelée Kinesin-5 (également connue sous le nom d’Eg-5), essentielle au bon fonctionnement des centrosomes. Sans cela, les centrosomes ne se séparent pas après avoir été copiés, restant au centre de la cellule plutôt que de se déplacer à chaque extrémité.

Cela conduit à des tentatives assez étranges de division cellulaire. Par exemple, dans l’image de droite, les microtubules (verts) rayonnent des centrosomes (rouges) au centre de la cellule et capturent l’ADN (bleu) dans un cercle autour d’eux.

Ce chaos moléculaire est trop difficile à gérer pour les cellules – elles restent bloquées et finissent par mourir. Pour cette raison, les chercheurs se sont demandé si l’interruption de ce processus pourrait aider à cibler les cellules cancéreuses.

Ceci, à son tour, a conduit à des médicaments expérimentaux qui ciblent la kinésine-5, et au moins cinq ont fait l’objet d’essais cliniques à un stade précoce. L’un d’eux s’appelle Monastrol.

Dans leur nouvel article, l’équipe de Manchester a découvert que la réduction des niveaux de deux autres molécules, Pak1 et Pak2, permet aux cellules de continuer et de se diviser, même en présence de Monastrol.

Leur découverte a des implications importantes pour le développement des bloqueurs de la kinésine-5, car elle suggère un moyen par lequel les cellules cancéreuses pourraient développer une résistance à ceux-ci. Les cellules tumorales évoluent constamment, donc si elles développent des défauts génétiques qui bloquent Pak1 ou Pak2, elles pourraient alors continuer à se développer, quel que soit le traitement.

Cela pourrait être utilisé pour aider à prédire quels patients bénéficieront le plus de ces traitements. Et comprendre comment les cancers développent une résistance aux médicaments – dans ce cas alors que les traitements en sont encore aux premiers essais – aidera à développer de nouvelles stratégies pour surmonter la résistance et traiter la maladie plus efficacement.

Pour le moment, cette recherche a été effectuée à l’aide de cellules cultivées en laboratoire, il reste donc encore du travail à faire pour déterminer si cela se produit dans de vraies tumeurs chez des patients. Mais ce type de recherche fondamentale détaillée est vital si nous voulons vraiment comprendre le cancer et le vaincre.

Kat

Référence

• Whalley, H., et al. (2015). Cdk1 phosphoryle l’activateur Rac Tiam1 pour activer le Pak centrosomal et favoriser la formation du fuseau mitotique Communication Nature, 6 DOI : 10.1038/ncomms8437