Une étude, dont les résultats intitulés «Phosphorylation of the microtubule-severing AAA+ enzyme Katanin regulates C. elegans embryo development» ont été publiés dans la revue The Journal of Cell Biology, a permis de mettre en évidence un double rôle de la phosphorylation de la Katanine (une enzyme qui coupe les microtubules), sur la régulation de sa stabilité ainsi que sur le contrôle de son activité, au cours du développement du nématode C. elegans.

Relevons tout d'abord que le nématode Caenorhabditis elegans, «un petit ver hermaphrodite de 1 mm de long», offre «de multiples avantages, comme par exemple sa transparence, pour étudier la division cellulaire et le développement». Ainsi, «dans cet organisme, la première division somatique (mitotique) intervient dans le même cytoplasme 20 min seulement après la division gamétique (méiotique) femelle». Comme les acteurs nécessaires à ses deux événements sont différents, leur régulation précise est essentielle».

La Katanine, dont le nom vient du Japonais Katana (sabre) est l'un de ces acteurs qui est strictement requis «pour la méiose mais toxique pour la mitose». Concrètement, la Katanine «coupe les microtubules en hydrolysant l’ATP, engendrant la production de nouvelles extrémités de microtubules».

Alors que «le modèle actuel propose que ces nouvelles extrémités sont les matrices à partir desquelles de nouveaux microtubules sont nucléés, participant à l’assemblage d’un fuseau bipolaire pendant la méiose», cette activité de coupure des microtubules «est toxique en mitose», car «lorsque la Katanine coupe les microtubules en mitose, cela entraine des défauts dans l’assemblage et le positionnement du fuseau mitotique, conduisant à de sévères défauts de ségrégation des chromosomes».

Dans ce contexte, «en utilisant une approche originale combinant biochimie et microcopie à fluorescence sur organisme entier», l'étude ici présentée a pu «mettre en évidence le rôle clé joué par la phosphorylation de la Katanine». Il est ainsi apparu que sa phosphorylation «est nécessaire et suffisante pour déclencher la dégradation de l’enzyme après la méiose mais aussi que cette phosphorylation inhibe directement l’activité de coupure de l’enzyme», un dernier résultat qui permet «de comprendre une observation surprenante».

En effet, il a été observé «en suivant la localisation dynamique de la Katanine au cours de l’embryogénèse», qu’une fraction «persiste après la méiose et se localise sur les centrosomes, les chromosomes et le fuseau mitotique». une persistance 'non toxique' qui «suggère la nécessité de réguler directement l’activité de coupure de l’enzyme et pas seulement sa présence au cours de l’embryogénèse, ce qui est le cas suite à sa phosphorylation».

Au bout du compte, cette étude révèle «l’existence d’une régulation très fine de l’enzyme par cycles de phosphorylation et de déphosphorylation pour délivrer l’activité de coupure des microtubules nécessaire au bon endroit au bon moment au cours du développement». Du fait que la Katanine est «extrêmement conservée au cours de l’évolution», des mécanismes similaires «sont vraisemblablement impliqués dans sa régulation chez l’humain où des mutations sont associés à diverses pathologies comme la stérilité masculine ou des cancers».