Comment les cellules de levure se déforment pour se conjuguer
Très vite, un homme et une femme savent s'ils sont attirés l'un par l'autre, et il semble qu'il en aille souvent de même pour la levure. Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs canadiens et britanniques montre que deux cellules de levure décident de s'apparier deux minutes après s'être rencontrées. Publiés dans la revue Nature, les résultats pourraient aider les scientifiques qui étudient le développement des cellules cancéreuses et des cellules souches. La levure est un organisme unicellulaire, et sert donc souvent à étudier le fonctionnement des cellules. Elle se multiplie de manière végétative (asexuée) par «bourgeonnement», un processus par lequel une partie de la cellule se sépare et se développe en une autre cellule identique. La levure dispose également d'un système de reproduction sexuée, nommé conjugaison. Dans ce cas, deux cellules de sexes complémentaires fusionnent, et la cellule résultante se divise plus tard en quatre cellules qui se séparent. Le processus de conjugaison commence par une déformation de chaque cellule, qui prend un aspect piriforme suite à l'expansion d'un pseudopode par lesquels elles se rejoignent (les scientifiques anglo-saxons ont nommé «shmoo» cette forme, en référence à un personnage de bande dessinée). Le processus de «shmooing» demande environ deux heures. L'équipe internationale de recherche, composée de membres de l'Imperial College London et de l'université d'Édimbourg au Royaume-Uni, ainsi que de l'université de Montréal et de l'université McGill au Canada, a découvert que la réaction de conjugaison était contrôlée par la modification chimique d'une seule protéine. Ce changement survient deux minutes après que la cellule ait détecté la phéromone produite par le sexe opposé. Les chercheurs ont également constaté que le processus de conjugaison n'était déclenché qu'à partir d'un certain seuil de concentration de la phéromone autour de la cellule de levure. En dessous de ce seuil, la cellule continue à se multiplier de manière asexuée. «La conjugaison demande beaucoup d'énergie», explique le Dr Vahid Shahrezaei de l'Imperial College London. «Nous pensons que le déclenchement du processus à partir d'une certaine concentration en phéromone résulte d'une évolution visant à s'assurer que les cellules ne se préparent à la reproduction sexuée que si un partenaire approprié est suffisamment proche.» Les chercheurs ont appliqué un modèle mathématique très complexe pour définir ce qui active et désactive le processus de conjugaison. Ils y ont intégré des résultats d'expériences portant sur la concentration de phéromones autour de la cellule ainsi que de diverses protéines essentielles au processus, dans la cellule. Selon le Dr Shahrezaei: «Les cellules de levure vivent dans un environnement très 'bruyant': elles sont entourées de nombreux composés, phéromones et nourriture, et leur propre machinerie interne produit des quantités de biomolécules qui interagissent. Nous souhaitions étudier comment elles parvenaient à extraire un sens de cet environnement, et comprendre ce qui se passait au niveau moléculaire pour qu'elles prennent finalement une décision aussi importante que celle de se conjuguer. «En associant l'expérimentation avec une modélisation mathématique prenant en compte de nombreux facteurs différents, nous avons pu élucider ce qui se passe dans la cellule de levure pour qu'elle décide de se conjuguer avec une autre. Nous avons également montré que le mécanisme qui conduit les cellules à prendre leur décision est particulièrement résistant au bruit moléculaire de l'environnement», ajoute-t-il. Les chercheurs pensent que ce modèle mathématique pourrait servir à étudier ce qui déclenche les changements dans d'autres cellules, par exemple comment des cellules normales deviennent cancéreuses, et donc contribuer à de nouveaux médicaments et thérapies. En effet, les cellules de levure et celles de mammifères partagent de nombreuses protéines, qui fonctionnent dans le cadre d'une réaction en chaîne pour déclencher un changement dans la cellule. «Bien que la levure soit très différente de l'être humain, aux niveaux moléculaire et cellulaire, les points communs sont nombreux», déclare l'auteur principal de l'étude, le Dr Stephen Michnick de l'université de Montréal. «Les mêmes molécules qui déclenchent le changement de comportement chez la levure se retrouvent dans nos cellules sous une forme très semblable. Des décisions similaires à celles que prennent les cellules de levure sont prises par les cellules souches lors du développement embryonnaire, mais cessent de fonctionner correctement dans les cellules cancéreuses.»
Pays
Canada, Royaume-Uni
