Usp8 permet aux filles de garder le contact

Contrairement à l’algèbre mathématique, en biologie, les cellules se multiplient en se divisant. Cette arithmétique cellulaire devient encore plus étrange quand ces divisions ne donnent pas naissance à deux cellules indépendantes, mais à un groupe de cellules sœurs reliées entre elles par des ponts cytoplasmiques. Ces divisions sont dites incomplètes car la séparation physique des cellules filles n’a pas lieu et les cellules (filles ou sœurs) restent connectées, permettant l’échange et le partage de leur cytoplasme. Ce type de divisions est presque universel dans les cellules de la lignée germinale qui forment les gamètes mâles et femelles, appelés aussi spermatozoïdes et ovocytes. D’une part, les spermatozoïdes peuvent ainsi conserver les produits des gènes présents sur le chromosome X et sur le chromosome Y, alors même que chaque spermatozoïde n’hérite que d’un de ces deux chromosomes, X ou Y. D’autre part, les ovocytes peuvent hériter des ARNs, organelles et mitochondries du cytoplasme des cellules sœurs avant que ces dernières ne disparaissent, comme la majeure partie de cellules germinales femelles.

Les scientifiques ont identifié un gène dont la mutation chez la drosophile transforme des divisions incomplètes en divisions complètes. Ce gène codant pour la protéine USP8 est donc nécessaire à l’arrêt des divisions. Inversement, la surexpression de ce gène transforme des divisions complètes en incomplètes. La protéine USP8 est donc également suffisante pour inhiber la division cellulaire. USP8 est une enzyme qui retire des molécules d’ubiquitine sur des protéines cibles. Les chercheurs montrent que les protéines ESCRT-III sont des cibles in vivo de l’activité d’USP8. Or, les protéines ESCRT-III ont la capacité de se polymériser, formant de longues chaines hélicoïdales. Ces chaînes sont capables de se lier aux membranes et de les déformer jusqu’à la séparation physique des deux cellules filles. Ainsi, c’est en éliminant ces molécules d’ubiquitine sur les protéines ESCRT-III qu’USP8 inhibe la séparation physique des cellules filles.

Cette étude permet une meilleure compréhension de la formation des gamètes, qui est une étape clé de la reproduction sexuée. Au-delà des cellules germinales, on retrouve aussi des divisions incomplètes chez des organismes unicellulaires comme les choanoflagellés, qui par division incomplète peuvent former des colonies de plusieurs cellules. Il sera intéressant de tester si USP8 régule aussi ces divisions incomplètes, qui ont permis l’émergence de la multicellularité au cours de l’histoire du Vivant.

Pour en savoir plus :

The deubiquitinase USP8 targets ESCRT-III to promote incomplete cell division
Juliette Mathieu, Pascale Michel-Hissier, Virginie Boucherit and Jean-René Huynh
Science, 20 Mai 2022. doi/10.1126/science.abg2653