Une étude, dont les résultats intitulés «The coordination of spindle‐positioning forces during the asymmetric division of the Caenorhabditis elegans zygote» sont publiés dans la revue EMBO Reports, a permis, en combinant expérimentations in vivo sur l’organisme modèle nématode Caenorhabditis elegans et vision par ordinateur, de mesurer les comportements individuels des microtubules astraux afin de déchiffrer les multiples régulations à l’œuvre lors d’une division cellulaire asymétrique.

Relevons tout d'abord qu'il est essentiel, lors des divisions asymétriques, «de positionner le fuseau mitotique correctement, de manière décalée par rapport au centre de la cellule », car «le fuseau joue le premier rôle durant la division cellulaire» en permettant «la séparation des chromosomes grâce aux microtubules connectant les centrosomes situés aux pôles du fuseau et les chromosomes situés au milieu» et en dictant, par sa position finale, «celle du sillon initiant la cytocinèse, c’est-à-dire le partage du contenu de la cellule et de sa membrane».

Pour ce qui concerne les cellules à caractère souche, qui sont polarisées, «les deux cellules filles n’héritent pas des mêmes contenus et ont donc des destins différents», car «l’une garde un caractère souche et l’autre se différencie en tissu», un processus «très courant dans le règne animal, y compris chez l’homme». De ce fait, «un défaut de positionnement du fuseau fausse le destin cellulaire et conduit éventuellement à une prolifération anormale jusqu’au développement d’un cancer».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a utilisé «l’embryon polarisé à une cellule du nématode Caenorhabditis elegans» pour étudier la régulation de ce positionnement. Il se trouve, en effet, dans cette cellule, que «les pronoyaux ainsi que les centrosomes, et ensuite le fuseau, effectuent un ballet complexe»: concrètement, «ils se déplacent depuis l’extrémité postérieure de la cellule vers le centre pour ensuite retourner du côté postérieur», une chorégraphie très stéréotypée qui «doit être respectée afin que la cellule fille postérieure garde un caractère souche (elle donnera en particulier la lignée germinale) alors que la cellule antérieure en se divisant conduira à la formation d’une partie des tissus du ver».

Pour leur part, «les microtubules astraux (qui émanent des centrosomes pour rejoindre la périphérie de la cellule) sont très dynamiques, alternant élongation et raccourcissement» et générant «des forces positionnant le fuseau, soit en poussant contre la périphérie de la cellule, soit en transmettant des forces de traction générées par le moteur moléculaire dynéine situé de manière transitoire à la périphérie cellulaire».

Alors que «les acteurs de ces forces sont bien connus» mais que «leur coordination reste incomprise», cette étude propose «un triple contrôle des forces de traction, par la polarité, la position du fuseau elle-même et la progression temporelle au cours de la division, ces contrôles agissant indépendamment les uns des autres».

Plus précisément, «la seule asymétrie antéro-postérieure du taux d’attachement de la dynéine au microtubule est suffisante pour provoquer le déplacement postérieur du fuseau, reflétant la polarité» alors que «le contrôle positionnel ne renforce ce déséquilibre qu'en fin de séparation des chromatides sœurs (anaphase)», tandis que le contrôle temporel «est fonction de la durée de traction de la dynéine, qui augmente au cours de la division».

En outre, les mesures réalisées «suggèrent que les forces de poussée, constantes et symétriques durant la mitose, sont dominantes lorsque les chromosomes sont 'à l'équateur' de la cellule (métaphase) et contribuent au maintien du fuseau au centre de la cellule» tandis que, pendant l’anaphase, «les forces de traction dominent et permettent le déplacement postérieur du fuseau».

Au bout du compte, ce travail qui montre «une robustesse de positionnement du fuseau mitotique qui émerge de réseaux d’acteurs dynamiques (microtubules, moteurs), capables de s’adapter aux forces générées et de sonder la position du fuseau», suggère «que les divisions symétriques et asymétriques pourraient partager les mêmes mécanismes de positionnement du fuseau, plus ou moins dominants suivant le contexte cellulaire».