L’agitation du noyau, clé du développement de la cellule

Les amateurs de belle science et les admirateurs des merveilles de la nature ne vont pas être déçus par une publication en biologie, du Collège de France, de l’Institut Curie, de Sorbonne-Université, du CNRS et de l’Institut Weizmann des sciences (Israël). « C’est une découverte ! », résume sans détour Marie-Hélène Verlhac, responsable de l’équipe et directrice du Centre interdisciplinaire de recherche en biologie au Collège de France. La découverte renvoie à l’un des mystères les plus profonds de la nature, celui de l’origine de la vie.

Plus prosaïquement, ces travaux révèlent un nouveau mode de fonctionnement des cellules, mis au jour sur les ovocytes. Ces derniers, essentiels à la perpétuation des espèces, s’apparentent plus à un mixologue déchaîné dans un bar qu’à une vulgaire baudruche remplie d’eau, de protéines et de chromosomes. Autrement dit, sans agitation frénétique, l’ovocyte ne serait pas prêt à être fécondé par les spermatozoïdes. Cette image osée mérite bien quelques précisions, justement apportées dans les dix-neuf pages extrêmement riches publiées dans Nature Communications le 29 août.

Un ovocyte de souris, d’environ 80 micromètres de diamètre, met une dizaine de jours à devenir mature, c’est-à-dire prêt à se diviser afin de ne porter qu’un jeu de chromosomes pour fusionner avec un gamète mâle. Il est composé, comme toute cellule, d’une membrane enserrant le cytoplasme, dans lequel se trouve le noyau qui contient l’ADN. Au sein de ce noyau, d’environ 30 micromètres de diamètre, sont fabriqués les brins d’ARN et les protéines nécessaires à la maturation de l’ovocyte et à sa division.

Ce sont les deux derniers jours de cette machinerie très délicate, que les chercheurs ont étudiés. Pendant cette phase, des réactions ont lieu entre protéines, enzymes, ARN… Mais pas n’importe où dans le noyau. Elles se passent dans des compartiments sans membrane, les corps nucléaires ou condensats, qui sont comme des gouttelettes de vinaigre dans l’huile. Or chacun sait que, pour créer ces gouttes, des coups de fourchette bien sentis sont nécessaires. Après l’agitation, les petites gouttes bougent et se collent entre elles pour en former de plus grosses. Dans le noyau, ces condensats, dont on dénombre une dizaine de types (speckle, nucléole, corps de Cajal…), voient, au cours de la maturation des ovocytes, leur nombre diminuer et leur taille grandir, comme l’ont observé les chercheurs.

Un massage de la membrane nucléaire

Cette effervescence provient du « massage » de la membrane souple du noyau qui est modelée par l’extérieur par des sortes de doigts moléculaires… Ces doigts sont des filaments d’actine qui avancent et reculent, tels des pistons, et forment comme un squelette dans le cytoplasme. En outre, ces forces cytoplasmiques placent le noyau pile au centre de la cellule, afin d’optimiser le processus d’agitation.

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