La méiose est un processus de division permettant la génération de gamètes haploïdes à partir d'une cellule diploïde. En début de méiose (Prophase I), chaque chromosome doit trouver son homologue dans l'espace nucléaire pour s'apparier et initier des évènements de recombinaisons et d'échanges chromosomiques. Ces évènements permettent le brassage de l'information génétique et conduisent à la ségrégation correcte de chaque chromosome dans les cellules filles. La mobilité des chromosomes au cours des premières étapes de la prophase I de méiose contribue à l'appariement des chromosomes homologues. Un évènement commun entre les différentes espèces, telles que les plantes, animaux et les champignons, est l'attachement des télomères à la membrane nucléaire et leur regroupement au niveau d'un sous domaine dynamique, appelé le bouquet. Chez la drosophile, l'équivalent du bouquet existe et correspond au regroupement des centromères.
En haut. Visualisation des trajets parcourus par les centromères dans le noyau d'une cellule souche germinale avant l'appariement des chromosomes ou d'un cyste germinal pendant l'appariement au cours d'une acquisition de trois minutes en microscopie en temps réel. La couleur du trajet représente la progression des centromères au cours du temps. Représentation tridimensionelle du parcours d'un centromère (ellipse bleue) dans le noyau (ellipse jaune) d'une cellule souche germinale et d'un cyste germinal au stade 8 cellules pendant 8 minutes.
En bas: Noyaux de cellules germinales après l'appariement dans des ovaires sauvages et mutants pour la protéine motrice dynéine . Le complexe synaptonémal est marqué en vert, les centromères en rouge et l'ADN en bleu. La projection du noyau d'un cyste germinal pendant l'appariement met en évidence la présence de la protéine péri-nucléaire Mud (vert) et son association avec des centromères (rouge) de l'autre côté de la membrane nucléaire (bleu) . Les centrosomes (orange) et les protéines membranaires Klarsicht (vert) et Klaroid (violet) sont également associées aux centromères à ce stade .
© Nicolas Christophorou. Thomas Rubin L'équipe de Jean-René Huynh avait déjà montré que chez la drosophile, l'appariement de chromosomes a lieu pendant les étapes prolifératives qui précédent l'entrée en méiose (Christophorou et al., PLoS Genetics, 2013). La méiose commence donc pendant les mitoses précédentes, mais quels en sont les mécanismes ? Les derniers travaux de cette équipe montrent que les noyaux des cellules germinales effectuent des rotations spectaculaires et que ces mouvements sont nécessaires à l'appariement des chromosomes homologues..
A l'aide de microscopie sur tissus vivants et d'outils d'optogénétiques, l'équipe a démontré que ces mouvements étaient dus à l'activité des microtubules, des centrosomes, ainsi qu'à la dynéine, une protéine motrice associée aux microtubules. Les protéines SUN (Klaroid) et KASH (Klarsicht) ont également été identifiées comme le lien entre les chromosomes situés à l'intérieur du noyau et le cytosquelette situé dans le cytoplasme. En effet, ces protéines insérées dans la membrane respectivement interne et externe du noyau, forment un véritable pont moléculaire entre le cytosquelette de microtubule et les centromères des chromosomes.
De plus, les chercheurs proposent que Mud (NuMa), une autre protéine extranucléaire également associée aux centromères au niveau de la membrane nucléaire, est nécessaire pour le maintien de l'intégrité de la membrane nucléaire, soumise à rude épreuve au cours de ces brusques rotations.
Ces résultats révèlent pour la première fois un mécanisme pour l'appariement des chromosomes chez la drosophile, et indiquent que les microtubules, les centrosomes et les protéines associées jouent un rôle crucial dans l'organisation dynamique des chromosomes dans le noyau.