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Origine moléculaire de l’irréversibilité du cycle cellulaire élucidée chez la levure S. Cerevisia

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Publication

Résumé

Publication dans PLoS Biology à paraître le 19 janvier

Description

Par quel mécanisme le cycle de division cellulaire est-il rendu irréversible ? Dans un article de PLoS Biology à paraître le 19 janvier, les chercheurs du laboratoire Joliot-Curie ont identifié et caractérisé la cause du caractère unidirectionnel de la transition G1/S chez S. Cerevisiae.

Chez les eucaryotes, le cycle de division cellulaire est composé d'une séquence contrôlée d'étapes bien définies, durant lesquelles la cellule accomplit des tâches spécifiques, comme la duplication du matériel génétique (phase S), ou la duplication des chromosomes (mitose, ou phase M). Chez la levure, l'entrée dans un nouveau cycle de division est une décision critique qui est fondée sur l'évaluation par la cellule du contexte extra-cellulaire (présence de nourriture, phéromones pour l'accouplement, etc..) ainsi que de sa propre physiologie. Cette décision implique que, une fois déclenché, le cycle de division soit bouclé avec succès pour assurer la survie de la cellule.

Suite à plus de trente ans de recherche, en particulier en génétique, les mécanismes et réseaux génétiques qui gouvernent l'entrée dans un nouveau cycle cellulaire sont désormais bien identifiés. Cependant, comment l'architecture du réseau génétique qui gouverne l'entrée dans un nouveau cycle puisse conduire à une prise de décision abrupte et robuste demeurait encore une question très mystérieuse. Une équipe de chercheurs du laboratoire Joliot-Curie, en collaboration avec des chercheurs de l'Université Rockefeller, ont combiné des approches de génétique de la levure, des techniques de biophysique et de la modélisation mathématique pour étudier les propriétés du module assurant le déclenchement du cycle de division. Leurs résultats expérimentaux démontrent que ce module, par un mécanisme de « cliquet » (lié à la présence d'une boucle de rétroaction positive très non-linéaire), empêche tout retour en arrière une fois le déclenchement initié. Le basculement dans un nouveau cycle cellulaire est ainsi rendu irréversible, un résultat par ailleurs attendu par une description mathématique simple du comportement de ce réseau. Ainsi, cette étude permet d'établir un lien direct entre l'architecture du réseau de régulation qui pilote la progression du cycle cellulaire et la nature unidirectionnelle des transitions entre les phases du cycle.

Référence de l'article : Origin of irreversibility of cell cycle Start in budding yeast. Charvin G, Oikonomou C, Siggia ED, Cross FR - PLoS Biology, 8(1):e1000284, 2010

Légende de l'illustration : Une petite population de levure dont le cycle a été artificiellement bloqué répond de manière bimodale à un pulse d'expression génétique commandant l'entrée dans le cycle cellulaire : certaines restent bloquées (marqueur fluorescent nucléaire vert), tandis que d'autres déclenchent l'entrée dans un nouveau cycle cellulaire (marqueur du « bourgeonnement » rouge). Le partage très net entre ces deux comportements (sans état intermédiaire) traduit le caractère abrupt de l'entrée dans un nouveau cycle.