Organisateurs de l'architecture cellulaire sous les feux de la rampe

À l’intérieur de chaque cellule humaine se trouve un univers de structures microscopiques qui contrôlent le mouvement, la division et la communication. Parmi elles figurent les centrioles et les cils, des composants essentiels à la signalisation, à la motilité et à la division cellulaires.

Les centrioles organisent l’architecture des cellules et guident leur division, tandis que les cils agissent comme des antennes sensorielles et motrices. Des défauts dans leur formation ou leur fonctionnement sont associés à un large éventail de maladies, notamment les ciliopathies et certains cancer.

Cependant, il reste difficile d’étudier les centrioles et les cils dans de nombreuses cellules vivantes à cause du manque d’outils d’imagerie précis. Les sondes fluorescentes ont certes transformé la biologie en permettant d’observer les structures cellulaires en temps réel. Mais celles qui existent n’ont pas la sélectivité nécessaire pour distinguer les arrangements spécialisés de microtubules qui caractérisent les centrioles et les cils.

Une équipe dirigée par Pierre Gönczy à l’EPFL vient de développer une sonde fluorescente conçue pour se lier spécifiquement à ces arrangements de microtubules propres aux centrioles et aux cils. Baptisée CenSpark, elle permet ainsi leur marquage sélectif dans différents systèmes eucaryotes. Publiée dans Nature Chemical Biology, cette sonde constitue un outil polyvalent qui permet de visualiser et de suivre ces structures sans manipulation génétique.

Tests de CenSpark

Les scientifiques ont validé la sonde à l’aide de techniques d’imagerie avancées, notamment la microscopie à super-résolution de cellules vivantes. Ils ont testé CenSpark sur une large gamme de systèmes biologiques, allant des cellules humaines aux organismes unicellulaires, démontrant ainsi sa polyvalence et sa fiabilité.

L’équipe a également utilisé CenSpark pour réaliser de nouvelles découvertes biologiques. Par exemple, elle a quantifié la dynamique de la formation du cil primaire dans des cellules humaines, révélant une phase initiale de croissance rapide suivie d’un allongement plus lent jusqu’à l’atteinte d’une longueur stable.

CenSpark a aussi été utilisée pour suivre les centrioles lors d’une réponse immunitaire. Dans des cellules CAR-T (lymphocytes T à récepteur antigénique chimérique) modifiées, la sonde fluorescente a montré comment les centrioles se polarisent rapidement en direction des cellules cancéreuses au niveau de la synapse immunologique, offrant ainsi de nouveaux moyens de mieux comprendre l’immunothérapie du cancer.

En conclusion, CenSpark fournit l’outil qu’il manquait aux scientifiques pour observer des structures jouant un rôle central dans la santé et la maladie humaines. En permettant une visualisation précise des centrioles et des cils à travers différentes espèces, il ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur les troubles du développement, le cancer, l’infertilité et les maladies génétiques appelées ciliopathies.

Autres contributeurs

• Plateforme technologique de criblage biomoléculaire, EPFL
• Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV)
• Université de Lausanne
• Institut Ludwig de recherche sur le cancer, branche lausannoise
• Faculté des sciences de base, EPFL
• Université d’Utrecht