Accueil > Communication > Newsletter scientifique > Actualités scientifiques des organismes de recherche

Bien mélanger ses chromosomes pour mieux les trier

par Frédéric Magné - publié le

Le tri des chromosomes par paires d’homologues est un évènement indispensable pour la formation des gamètes nécessaires à la reproduction sexuée. Quand et comment s’effectue ce tri ? L’équipe de Jean-René Huynh au sein de l’unité Génétique et biologie du développement à l’Institut Curie, dévoile la chorégraphie spectaculaire à laquelle sont soumis les chromosomes de la drosophile au cours de leur appariement et identifie les acteurs moléculaires de ce processus. Cette étude est publiée dans la revue Nature Cell Biology.


La méiose est un processus de division permettant la génération de gamètes haploïdes à partir d’une cellule diploïde. En début de méiose (Prophase I), chaque chromosome doit trouver son homologue dans l’espace nucléaire pour s’apparier et initier des évènements de recombinaisons et d’échanges chromosomiques. Ces évènements permettent le brassage de l’information génétique et conduisent à la ségrégation correcte de chaque chromosome dans les cellules filles. La mobilité des chromosomes au cours des premières étapes de la prophase I de méiose contribue à l’appariement des chromosomes homologues. Un évènement commun entre les différentes espèces, telles que les plantes, animaux et les champignons, est l’attachement des télomères à la membrane nucléaire et leur regroupement au niveau d’un sous domaine dynamique, appelé le bouquet. Chez la drosophile, l’équivalent du bouquet existe et correspond au regroupement des centromères.
L’équipe de Jean-René Huynh avait déjà montré que chez la drosophile, l’appariement de chromosomes a lieu pendant les étapes prolifératives qui précédent l’entrée en méiose (Christophorou et al., PLoS Genetics, 2013). La méiose commence donc pendant les mitoses précédentes, mais quels en sont les mécanismes ? Les derniers travaux de cette équipe montrent que les noyaux des cellules germinales effectuent des rotations spectaculaires et que ces mouvements sont nécessaires à l’appariement des chromosomes homologues..
A l’aide de microscopie sur tissus vivants et d’outils d’optogénétiques, l’équipe a démontré que ces mouvements étaient dus à l’activité des microtubules, des centrosomes, ainsi qu’à la dynéine, une protéine motrice associée aux microtubules. Les protéines SUN (Klaroid) et KASH (Klarsicht) ont également été identifiées comme le lien entre les chromosomes situés à l’intérieur du noyau et le cytosquelette situé dans le cytoplasme. En effet, ces protéines insérées dans la membrane respectivement interne et externe du noyau, forment un véritable pont moléculaire entre le cytosquelette de microtubule et les centromères des chromosomes.
De plus, les chercheurs proposent que Mud (NuMa), une autre protéine extranucléaire également associée aux centromères au niveau de la membrane nucléaire, est nécessaire pour le maintien de l’intégrité de la membrane nucléaire, soumise à rude épreuve au cours de ces brusques rotations.
Ces résultats révèlent pour la première fois un mécanisme pour l’appariement des chromosomes chez la drosophile, et indiquent que les microtubules, les centrosomes et les protéines associées jouent un rôle crucial dans l’organisation dynamique des chromosomes dans le noyau.

En haut. Visualisation des trajets parcourus par les centromères dans le noyau d’une cellule souche germinale avant l’appariement des chromosomes (1) ou d’un cyste germinal pendant l’appariement (2) au cours d’une acquisition de trois minutes en microscopie en temps réel. La couleur du trajet représente la progression des centromères au cours du temps. Représentation tridimensionelle du parcours d’un centromère (ellipse bleue) dans le noyau (ellipse jaune) d’une cellule souche germinale (3) et d’un cyste germinal au stade 8 cellules (4) pendant 8 minutes. En bas : Noyaux de cellules germinales après l’appariement dans des ovaires sauvages (5) et mutants pour la protéine motrice dynéine (6). Le complexe synaptonémal est marqué en vert, les centromères en rouge et l’ADN en bleu. La projection du noyau d’un cyste germinal pendant l’appariement met en évidence la présence de la protéine péri-nucléaire Mud (vert) (7) et son association avec des centromères (rouge) de l’autre côté de la membrane nucléaire (bleu) (8). Les centrosomes (orange) et les protéines membranaires Klarsicht (vert) et Klaroid (violet) sont également associées aux centromères à ce stade (9).
© Nicolas Christophorou. Thomas Rubin

 class= Référence

"Microtubule-driven nuclear rotations promote meiotic chromosome dynamics", Christophorou N, Rubin T, Bonnet I, Piolot T, Arnaud M, Huynh JR, Nature Cell Biology, 2015.

Contact chercheur

Jean-René Huynh
Equipe « Développement des cellules germinales »
Génétique et Biologie du Développement
CNRS UMR 3215, Inserm U 934, Université P. et M. Curie
Institut Curie
Bâtiment BDD
26 rue d’Ulm
75248 PARIS CEDEX 05
Tél. : 01 56 24 69 47
Email : Jean-Rene.Huynh@curie.fr

Source : CNRS-INSB http://www.cnrs.fr/insb/