Contrôle de l’épissage des ARN messagers maternels par les forces du cytosquelette

Le développement d’un organisme est façonné par la prolifération et la différenciation cellulaire qui sont en particulier contrôlées par l’activité du cytosquelette. Cette activité génère des forces mécaniques fluctuantes dans le cytoplasme de la cellule qui agitent le noyau et sont transmises à l’intérieur. Les scientifiques ont étudié les conséquences directes de cette transmission de forces, jusqu’alors inconnues, dans les cellules germinales femelles (ovocytes) de souris. Par une approche interdisciplinaire, mêlant biologie cellulaire, moléculaire, computationnelle, ainsi que bio-informatique et biophysique théorique, ils ont découvert que les ovocytes en croissance calibrent et développent ces forces fluctuantes dans le cytoplasme afin de réorganiser de manière fonctionnelle l’intérieur du noyau, promouvant ainsi leur division méiotique future, une étape déterminante de la fertilité des mammifères.

Le noyau contient une panoplie d’organelles sans membranes, appelés condensats biomoléculaires, tels que les speckles nucléaires, les nucléoles, et les corps de Cajal. Ces condensats sont des gouttelettes liquides importantes pour la synthèse et la maturation de différents types d’ARN. L’étude montre qu’en agitant le noyau, les forces cytoplasmiques remodèlent les condensats nucléaires sur plusieurs échelles. A l’échelle des organelles, l’agitation nucléaire accélère la cinétique de fusion des condensats et, à l’échelle moléculaire, cette même agitation accélère la diffusion des particules au sein des condensats, y optimisant ainsi les réactions biochimiques associées, comme notamment l’épissage de l’ARN messager (ARNm). En effet, la perturbation de la transmission de ces forces du cytoplasme vers le nucléoplasme empêche le remodelage des condensats à ces deux échelles, compromettant ainsi la maturation correcte des ARNm maternels lors de la croissance ovocytaire, et entravant ainsi les divisions ovocytaires qui s’en suivent.

Les scientifiques ont également démontré que l’actine ainsi que les microtubules sont capables d’induire ce remodelage, et les expériences dans les ovocytes de Drosophile indiquent que ce mécanisme semble être conservé au cours de l’évolution. Cela révèle une nouvelle fonction cellulaire du cytosquelette et, au-delà de la reproduction, il pourrait expliquer de nombreuses anomalies associées à des défauts de forces cytoplasmiques corrélant avec des défauts d’architecture des condensats, observés dans les cancers, les maladies neurodégénératives, et les infections virales.

Pour en savoir plus :
Cytoplasmic forces Functionally reorganize nuclear condensates in oocytes
Adel Al Jord, Gaëlle Letort, Soline Chanet, Feng-Ching Tsai, Christophe Antoniewski,
Adrien Eichmuller, Christelle Da Silva, Jean-René Huynh, Nir S. Gov, Raphaël Voituriez, Marie-Émilie Terret, and Marie-Hélène Verlhac
Nature Communications 29 aout 2022. https://doi.org/10.1038/s41467-022-32675-5