Identification du complexe protéique responsable de l’attachement des chromosomes à l’enveloppe nucléaire des méiocytes

La reproduction sexuée est une source majeure de diversité génétique. Chez toutes les espèces, qu'elles soient animales ou végétales, cette reproduction repose sur l’alternance de phases où les chromosomes parentaux s’associent (fécondation, rencontre de deux gamètes parentaux) et se séparent (méiose, formation des gamètes). Pour que la séparation des chromosomes lors de la méiose soit équilibrée, il est essentiel que les chromosomes homologues se reconnaissent et s’associent en paires, appelées bivalents. Toute perturbation de cette association peut entraîner de graves problèmes de stérilité chez les parents ou des anomalies chromosomiques chez la descendance. La façon dont les chromosomes parentaux se reconnaissent dans un espace nucléaire encombré de chromosomes non homologues et s’associent sans provoquer des enchevêtrements problématiques reste un grand mystère. Grace à l’étude de la dynamique des chromosomes dans des cellules vivantes, nous savons que les chromosomes, lors de cette phase de recherche et d’association, sont animés de mouvements extrêmement rapides, comme s’ils étaient secoués violemment dans l’espace nucléaire et que cette dynamique chromosomique est tributaire de la connexion des chromosomes au cytosquelette à travers l’enveloppe nucléaire.

Les résultats présentés ici relatent l’identification du complexe protéique requis pour cette connexion des chromosomes à l’enveloppe, chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce complexe est composé de plusieurs protéines de l’enveloppe nucléaire (protéines à domaines SUN constitutives et une protéine à domaine KASH spécifique de la méiose) ainsi que d’une kinésine méiotique, susceptible d’établir un lien avec les microtubules. L’élimination de ces protéines aboutit à des défauts d’attachement des chromosomes à l’enveloppe nucléaire, une absence complète de mouvement des chromosomes, des défauts de formation des bivalents et une stérilité marquée des plantes. Ces défauts ont été associés à des altérations profondes de la recombinaison méiotique, caractérisées par une distribution anormale des événements de recombinaison au sein du génome.

Ces résultats représentent les premières données sur le mécanisme gouvernant la dynamique des chromosomes pendant la prophase méiotique des plantes. Ils ouvrent la voie à de nouvelles investigations qui devront élucider les régulations moléculaires précises de ce processus et déterminer dans quelle mesure ces mécanismes sont conservés entre espèces. D’autre part, ces résultats démontrent le rôle clé du mouvement des chromosomes dans la reproduction des plantes en général, et dans la distribution des événements de recombinaison en particulier ; ils mettent en lumière l’importance fondamentale de la dynamique chromosomique dans le contrôle de la méiose, et ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre les mécanismes cellulaires régulant la stabilité du génome et la diversité génétique.


Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal en collaboration.