Assemblage du fuseau

Au cours de la division cellulaire eucaryote, les microtubules s’assemblent autour des chromosomes dupliqués dans un réseau bipolaire, formant l’appareil fusiforme. L’assemblage de la broche est facilité par de multiples mécanismes de collaboration.

L’assemblage du fuseau commence après que deux centrosomes sont positionnés aux extrémités opposées de la cellule. Dans les cellules animales, les pôles du fuseau sont situés au niveau des centrosomes.

Les centrosomes mûrissent et nucléent les microtubules bipolaires, où l’extrémité négative est ancrée au pôle du fuseau et l’extrémité positive rayonne vers l’extérieur.

Simultanément, des complexes enzymatiques multifonctionnels, appelés M-Cdks, phosphorylent plusieurs composants de l’enveloppe nucléaire, déclenchant la dégradation de l’enveloppe nucléaire et exposant les chromosomes condensés au cytoplasme.

La nucléation des microtubules au niveau des centrosomes génère trois types de microtubules. Les microtubules interpolaires proviennent de pôles opposés dont les extrémités positives se chevauchent, créant un réseau antiparallèle au milieu de la zone médiane du fuseau. Les microtubules kinétochores ont leurs extrémités positives connectées aux kinétochores des chromosomes exposés. Les microtubules astraux ont leurs extrémités positives en contact et interagissent avec le cortex cellulaire, positionnant le pôle du fuseau.

En l’absence de centrosomes, les chromosomes mitotiques aident à l’assemblage du fuseau acentrosomal. Les chromosomes mitotiques activent Ran-GTP, une protéine nucléaire. Le Ran-GTP activé induit la libération de protéines stabilisatrices de microtubules à partir de complexes protéiques dans le cytosol. L’activation locale de ces facteurs favorise la nucléation et la stabilisation localisées des microtubules.

Plusieurs protéines motrices dépendantes des microtubules contribuent également à l’assemblage et à la stabilisation du fuseau.

La dynéine relie les extrémités positives des microtubules astraux aux composants du cortex cellulaire et tire les pôles du fuseau vers le cortex cellulaire. Dans la zone médiane du fuseau, la kinésine-5 s’associe aux extrémités positives des microtubules interpolaires, pour les faire glisser l’une sur l’autre et générer une force qui éloigne les pôles.

La kinésine-14 réticule les microtubules interpolaires au niveau de la zone médiane du fuseau et génère une tension qui rapproche les pôles. La kinésine-4 et la kinésine-10, les chromokinésines, relient les microtubules avec des bras chromosomiques pour éloigner les chromosomes des pôles.

L’équilibre de ces forces opposées générées par les protéines motrices détermine la longueur et la position finales de la broche assemblée.