La cytocinèse est la dernière étape de la division cellulaire, lorsque une cellule devient deux. Les manuels la décrivent souvent comme un anneau contractile d’actomyosine qui se resserre comme une ceinture, mais les cellules réelles doivent aussi remodeler leur membrane et leur cortex pendant que le site de division rétrécit. Notre laboratoire considère le clivage cellulaire comme une zone de remodelage en 3D — le sillon et son champ de flux cortical environnant — qui doit se fermer sans se bloquer ni s’encombrer. Nous cherchons à comprendre comment les cellules y parviennent en répartissant le travail entre différents modules dépendants de RhoA — l’actomyosine, les formines, les échafaudages anilline–septines, puis la machinerie du midbody — de sorte que la contraction initiale soit convertie en un anneau du midbody mature qui soutient la séparation finale. Nous combinons l’imagerie quantitative sur cellules vivantes, des perturbations contrôlées et la modélisation pour expliquer pourquoi les sillons peuvent être lents, pulsés ou asymétriques même lorsque la tension est élevée, et comment les cellules parviennent malgré tout à se diviser fidèlement.

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Qu’est-ce que la cytocinèse, et pourquoi est-elle importante?

 

Chaque fois qu’une cellule se divise, elle doit séparer son contenu et répartir ses composants cellulaires entre deux cellules filles. Lorsque la cytocinèse échoue, les cellules peuvent devenir binucléées ou génétiquement instables — des situations associées à des défauts de développement et, dans certains contextes, au cancer et à la dégénérescence tissulaire. La cytocinèse est aussi un moteur fondamental du remodelage des tissus : les mêmes principes qui permettent à une cellule unique de se séparer contribuent aussi à façonner les embryons, les feuillets épithéliaux et des organes entiers.

 

 

Notre idée centrale : le clivage est une zone de remodelage en 3D 

 

Les manuels décrivent souvent la cytocinèse comme un « anneau contractile » qui se resserre comme une ceinture. Cette image est utile, mais incomplète. Nous considérons le sillon de clivage comme une zone de remodelage membranaire en 3D, pilotée par la contractilité :

• une interface équatoriale membrane–cortex qui rétrécit et à travers laquelle les forces agissent;
• un champ de flux cortical environnant qui déplace le matériel vers le sillon et hors du sillon.

Dans cette perspective, le problème ne consiste pas simplement à « générer de la force ». Il s’agit de maintenir l’interface mécaniquement engagée pendant qu’elle rétrécit — autrement dit, de permettre la fermeture sans blocage ni encombrement.

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Modules et relais : comment la machine cytocinétique change de mode au cours de la division

 

La petite GTPase RhoA est le régulateur maître universellement reconnu de la cytocinèse dans les cellules animales. Une idée importante de notre laboratoire est que RhoA engage plusieurs modules semi-autonomes qui deviennent tour à tour dominants au cours de la division. Au début, la cellule doit positionner et engager la contractilité pour construire la zone de remodelage; ensuite, elle doit stabiliser le sillon tout en lui permettant de rétrécir; enfin, elle doit convertir l’anneau contractile situé au centre de la zone de remodelage en un anneau du midbody qui soutient les événements tardifs et la séparation physique finale des cellules filles, appelée abscission.

Une vue simplifiée en « modules successifs » ressemble à ceci :

1. Engager et charger, au début du sillon : l’actomyosine et ses régulateurs associés établissent la force contractile.
2. Stabiliser et remodeler, au milieu de l’ingression : les échafaudages anilline–septines organisent le cortex proximal à la membrane et aident à gérer l’encombrement lorsque la circonférence rétrécit.
3. Convertir en anneau du midbody, tardivement : le système passe d’une structure contractile dynamique à un anneau du midbody dense et mature, capable d’ancrer durablement la membrane plasmique et de coordonner la séparation finale.

Nous pensons que de nombreux phénotypes classiques « spécifiques d’un stade » de la cytocinèse peuvent s’expliquer par un déséquilibre entre modules : lorsqu’un module est affaibli, d’autres peuvent devenir trop dominants ou ne pas réussir à prendre le relais correctement, produisant des modes d’échec distincts tels que le blocage, les oscillations, la régression ou une formation instable du midbody.

 

 

Le regard mécanochemique, et le terme technique

 

Mécaniquement, le sillon est une interface qui rétrécit entre le cortex et la membrane. Moléculairement, cette interface est encombrée : de nombreux ancrages associés à la membrane relient les producteurs de force et les échafaudages à la membrane. L’interface est continuellement chargée avec ces ancrages par le flux cortical provenant des deux côtés. Si ces ancrages ne peuvent pas être réorganisés et éliminés lorsque la circonférence rétrécit, l’interface peut se bloquer, même lorsque la force est présente. Autrement dit, le chargement continu doit être équilibré par un soulagement continu, dans lequel les ancrages sont retirés de l’interface par un flux sortant. Au laboratoire, nous utilisons le terme technique « compétence de l’interface » pour désigner la capacité de l’interface rétrécissante à transmettre la force sans se bloquer, grâce à la redistribution continue de ces ancrages associés à la membrane.

 

 

Une voie que nous étudions particulièrement : le module anilline–septines

 

Nous avons une expertise particulière dans l’étude de l’anilline et des septines, et de la façon dont leurs assemblages façonnent le cortex et la membrane pendant la division. Nous étudions comment les architectures anilline–septines dépendantes de RhoA peuvent agir comme un module organisateur proximal à la membrane, qui contribue à maintenir la zone de remodelage fonctionnelle — en particulier lorsque le système risque de se bloquer ou de s’encombrer.

 

 

Comment nous travaillons

 

• Imagerie quantitative sur cellules vivantes pour mesurer l’organisation, le renouvellement et les flux de l’actomyosine, des formines, des anilline–septines et de composants du midbody tels que la kinase Citron.

• Perturbations visant à favoriser certains modules et à tester des prédictions spécifiques, par exemple lorsque la force et l’ingression se découplent, ou lorsque des architectures de soulagement ou d’échafaudage sauvent ou entravent la division.

• Inférence guidée par les contraintes et modélisation computationnelle, avec des collaborateurs, afin de construire des modèles minimaux et testables qui prédisent des changements de régime, par exemple entre une fermeture symétrique et une fermeture unilatérale, ainsi que le succès ou l’échec de la transition vers le midbody mature.

 

 

Notre objectif

 

Nous visons à étendre l’hypothèse de l’anneau contractile d’actomyosine vers un cadre 3D plus réaliste, mécanistique et prédictif : comment une cellule change de modules et réorganise son interface membrane–cortex pour pouvoir se fermer sans se bloquer, générer une asymétrie lorsque cela est nécessaire, et construire de façon fiable l’anneau du midbody qui complète la division.