Au cours de la mitose, les cellules doivent construire un fuseau mitotique bipolaire pour diviser leur patrimoine génétique. Ce fuseau est constitué majoritairement de microtubules, éléments tubulaires du cytosquelette, qui s’assemblent et se désassemblent continuellement. Dans le fuseau mitotique, ils sont essentiellement organisés en faisceaux parallèles plus ou moins denses. Cette distribution en faisceaux est particulièrement importante au cours de la mitose car elle facilite l’établissement de la bipolarité du fuseau mitotique en stabilisant sélectivement les microtubules de même polarité (microtubules attachés aux kinétochores des chromosomes) ou de polarité opposée (microtubules de la zone centrale du fuseau mitotique). Les protéines et les structures cellulaires impliquées dans le regroupement des microtubules et leur association en faisceaux restent jusqu’ici peu connues dans le fuseau acentrosomale des cellules de plantes. L’on sait que le kinétochore des chromosomes représente une structure d’arrimage pour l’extrémité + des microtubules, qui sont regroupés à ce niveau en une fibre dont la dépolymérisation synchrone en anaphase permet la montée des chromosomes vers les deux pôles du fuseau mitotique. Comment ces faisceaux sont mis en place et qu’elle est la dynamique des microtubules dans ces faisceaux ?

Pour répondre à ces questions des chercheurs de l'équipe CytoMorphoLab ont étudié les propriétés d’une protéine décrite comme étant associée au fuseau mitotique ^[1]. Cette protéine est membre d’une famille de protéines conservées au cours de l’évolution (famille des MAP65s). Au sein des cellules, ces chercheurs ont montré que sa localisation spatio-temporelle était finement régulée, MAP65-4 étant localisée strictement avec les microtubules impliqués dans l’établissement des fibres de microtubules attachées aux chromosomes en prophase et avec ces mêmes fibres tout au cours du mouvement des chromosomes vers les pôles du fuseau. Pour comprendre l’effet de MAP65-4 sur l’organisation et les paramètres dynamiques des microtubules avec lesquels elle est associée, ces chercheurs ont mis au point un essai biomimétiques in vitro qui a permis de suivre l‘assemblage de microtubules individuels en présence de MAP65-4 et au cours du temps. Ces travaux ^[2] montrent que MAP65-4 organise les microtubules en faisceaux denses, et module leur comportement dynamique au sein des faisceaux. Par exemple, la fréquence des phases de dépolymérisation des microtubules est réduite et leur durée est diminuée alors que la durée des phases de polymérisation est augmentée, induisant une croissance progressive des faisceaux au cours du temps. À terme, on observe une synchronisation du comportement dynamique des microtubules au sein d’un même faisceau. Le développement de l’essai biomimétique, qui permet de suivre individuellement l’extrémité de microtubules individuels au sein de structures assez complexes comme des faisceaux, constitue une avancée méthodologique pour l’étude du rôle d’autres protéines sur l’organisation/l’assemblage de microtubules au sein de réseaux.

Ces chercheurs ont ensuite montré que MAP65-4 forme des ponts intermicrotubulaires de 15 nm, orientés perpendiculairement par rapport à la paroi des microtubules permettant aux microtubules d’être alignés parallèlement les uns avec les autres.


Les différentes approches mises en œuvre tout au cours de cette étude ont permis d’identifier une protéine nouvelle impliquée dans la formation et la dynamique de microtubules dans des fuseaux mitotiques de plantes. In vitro, cette protéine organise les microtubules en faisceaux et module leur comportement dynamique. La découverte de ses différentes propriétés désigne MAP65-4 comme un candidat clé de l’organisation du fuseau mitotique et de la régulation de son activité dans les cellules de plantes.