Kinétochore

Définition

Le kinétochore est une structure protéique mitotique de division située sur les chromosomes supérieurs. Sur cette structure, des microtubules du fuseau mitotique sont ancrés au cours des processus de division cellulaire (méiose et mitose). Un kinétochore est situé dans une zone spécifique du chromosome, le centromère.

Détails d'un kinétochore :

Les kinétochores sont vus dans un fuseau mitotique dans une cellule montrant des microtubules d'un fuseau mitotique sur le centromère d'une chromatide.

Explications

Chez les vertébrés et les levures, les kinétochores sont des structures discrètes et uniques dans chaque chromosome, mais il existe des organismes (tels que Caenorhabditis elegans, un petit nématode d'1 mm environ, transparent et non-parasitaire) qui ont des kinétochores diffus le long des bras chromosomiques : on les appelle chromosomes holocentriques.

Processus d'action

Les kinétochores initient, contrôlent et surveillent les mouvements saisissants des chromosomes lors de la division cellulaire. La structure d'un kinétochore de cellule animale peut être subdivisée en deux régions :

• kinétochore interne : il est normalement organisé en séquences d'ADN hautement répétées (ADN satellite) et assemblées sous une forme spécialisée de chromatine qui persiste tout au long du cycle cellulaire.
• kinétochore externe : il est une structure protéique, comportant de nombreux composants dynamiques assemblés, qui ne fonctionne que pendant la division cellulaire.

Les fonctions du kinétochore incluent l'ancrage des chromosomes aux microtubules du fuseau mitotique, la vérification de ces ancrages, l'activation du point de contrôle de la mitose (mécanisme de contrôle qui retarde la sortie de la mitose si des défaillances sont détectées) et la participation au génération des forces qui propulsent les mouvements chromosomiques lors de la division cellulaire.

Les microtubules sont des polymères métastables d'alpha et bêta-tubuline qui alternent phases de croissance et de dépolymérisation, un phénomène connu sous le nom d'instabilité dynamique. La nature hautement dynamique du comportement de la MT est intégrée à la fonction des kinétochores de déplacer et de séparer les chromosomes.

Fonction des kinétochores

Le nombre de microtubules qui se lient à un kinétochore est variable : chez Saccharomyces cerevisiae, un seul microtubule se lie au kinétochore, alors que chez les mammifères supérieurs à chaque kinétochore, entre 15 et 35 microtubules sont fixés.

Cependant, tous les microtubules du fuseau n'atteignent pas les kinétochores. Il existe des microtubules qui s'étendent d'un centrosome à l'autre (dont dépend la longueur du fuseau) et des microtubules plus courts interdigités entre les longs microtubules.

✅ Le professeur B. Nicklas, de l'Université de Caroline du Nord, a montré que si la jonction entre microtubules et kinétochores était rompue par un faisceau laser, les chromatides ne pouvaient pas bouger, ce qui produisait une distribution anormale des chromosomes. Ces expériences ont également montré que le kinétochore avait une polarité et que son interaction avec les microtubules de l'un ou l'autre centrosome dépendrait de son orientation. Cette spécificité garantit qu'un seul des chromatides se déplace de part et d'autre du fuseau, assurant ainsi la bonne répartition du matériel génétique.

L'une des fonctions de base du kinétochore est donc l'ancrage aux microtubules du fuseau, ce qui est fondamental pour une ségrégation correcte des chromatides. Si l'ancrage n'intervient pas correctement, des erreurs peuvent survenir, générant des situations d'aneuploïdie, avec des conséquences dramatiques pour la cellule. Pour éviter cela, il existe des mécanismes de détection et de correction des erreurs (tels que le point de contrôle de la mitose), dont les composants résident également dans les kinétochores. Le déplacement d'une chromatide vers le centrosome est principalement produit par dépolymérisation des microtubules au niveau du site de liaison au kinétochore. Ces déplacements nécessitent également la génération de forces dans lesquelles interviennent des moteurs moléculaires situés également dans les kinétochores.

Structure du kinétochore chez les animaux

Un kinétochore est composé de différentes couches initialement observées par les méthodes classiques de fixation et de microscopie électronique à coloration, et plus récemment par congélation rapide et remplacement.

La couche la plus profonde du kinétochore est la lame interne, organisée sur une structure de la chromatine contenant des nucléosomes possédant un histone spécialisé (CENP-A, qui remplace l'histone H3 dans cette zone), des protéines auxiliaires et de l'ADN. L'organisation de cet ADN est l'un des aspects les plus inconnus du kinétochore des vertébrés. La plaque interne apparaît sous la forme d'un domaine discret d'hétérochromatine tout au long du cycle cellulaire. En dehors de cela apparaît la plaque externe, composée principalement de protéines.

Cette structure se forme à la surface des chromosomes au moment de la rupture de l'enveloppe (enveloppe nucléaire). La plaque externe des kinétochores vertébrés a environ 20 sites d'ancrage pour les extrémités (+) des microtubules (appelés kMT, par kinétochore MT), tandis que la plaque externe des kinétochores de Saccharomyces cerevisiae n'a qu'un site. d'ancrage. La zone la plus externe du kinétochore forme une couronne fibreuse qui peut être visualisée par microscopie conventionnelle, mais uniquement en l'absence de MT. Cette couronne est formée par un réseau dynamique de protéines résidentes et temporelles impliquées dans le point de contrôle de la mitose, dans l'ancrage de la MT et dans la régulation de leur comportement.

Pendant la mitose, chacune des deux chromatides soeurs qui composent le chromosome complet a son propre kinétochore. Les différents frères kinétochores sont observés pour la première fois à la fin de la phase G2 dans des cellules de mammifères en culture. 8 Ces kinétochores précoces présentent une structure laminaire mature avant la rupture de l'enveloppe nucléaire. La voie moléculaire d'assemblage des kinétochores des eucaryotes supérieurs a été étudiée en utilisant des knock-outs de gènes dans des cellules de souris et de poulet en culture, ainsi que des techniques d'interférence d'ARN (ARNi) chez C. elegans, Drosophila et des cellules humaines. Cependant, aucun chemin linéaire simple ne peut décrire les données obtenues.

En rapport avec "kinétochore"

• centriole

  

  Un centriole est un organite en forme de tonneau (9 groupes de 3 microtubules) présent par paires dans le centrosome.

• centromère

  

  Un centromère est la région du chromosome à laquelle la fibre fusiforme est attachée lors de la division cellulaire (mitose et méiose).

• centrosome

  

  Le centrosome est un organite cellulaire cytoplasmique qui intervient comme centre organisateur des microtubules pour la nucléation des cellules animales.

• fuseau mitotique

  

  Lors de la division cellulaire, le fuseau mitotique ou appareil mitotique achromatique d'une cellule désigne une structure formée de microtubules disposés...