Exploration des mécanismes responsables de la dichotomie entre la chimiotaxie et la division cellulaire

Abstract

La division cellulaire (mitose) et la migration cellulaire dirigée vers un gradient de chimioattractants (chimiotaxie) sont deux processus fondamentaux en biologie cellulaire qui impliquent tous les deux la polarisation de la cellule. Dans la mitose, la polarisation de la cellule est bipolaire, définissant des pôles opposés de la cellule vers lesquels les chromosomes et le contenu cellulaire des futures cellules filles en division sont attirés. En revanche, la chimiotaxie nécessite une polarisation unipolaire, définissant un pôle dirigeant (avant) et une queue traînante (arrière). Ces modes de polarisation différents sont fondamentalement incompatibles. Il est donc intuitivement évident qu’une cellule en division aiguë ne peut pas simultanément déclencher un mécanisme de polarisation contradictoire, mais qu’elle doit rester insensible aux signaux chimiotactiques. Étonnamment, la démonstration d’une dichotomie entre mitose et chimiotaxie n’avait pas été faite. De plus, on ignore quand et comment une cellule en division devient insensible aux signaux chimiotactiques.

Dans cette étude, nous démontrons l’existence de la dichotomie entre la chimiotaxie et les phases du cycle cellulaire dont le mode de polarisation est bipolaire, soit la fin de la phase G2 et M dans un modèle humain, les cellules souches pré-B. Nous démontrons que ceci n’est pas dû à une réduction d’expression du récepteur chimioattractant en surface des cellules en phases G2 et M; de plus, la signalisation proximale du récepteur semble intacte. D’autres mécanismes qu’une régulation négative du récepteur chimioattractant lors des phases G2 et M doivent alors être envisagés.

Cell division (mitosis) and directed cell migration towards chemoattractants (chemotaxis) are two central processes in cell biology that both involve cell polarization. In mitosis, cell polarization is bipolar, defining opposite poles on the cell towards which chromosomes and cellular content of the eventually separating daughter cells are attracted. In contrast, chemotaxis ascending a concentration gradient of exogenous chemoattractants requires unipolar polarization, defining a leading edge (front) and a trailing end (rear). These different polarization patterns are fundamentally incompatible. It is thus intuitively obvious that an acutely dividing cell cannot simultaneously set off a conflicting polarization program, but must remain unresponsive to chemotactic cues. Surprisingly, no demonstration of the chemotaxis-mitosis dichotomy has been published. Furthermore, it remains unknown when, and how, a dividing cells become unresponsive to chemotactic cues.

In this study, we demonstrate the existence of the dichotomy between chemotaxis and mitosis in pre-B human cells. More specifically, we demonstrate that the dichotomy is not a cause of the reduction of cell surface expression of chemokine receptor during the cell synchronisation at the G2 and M phases’s border. We also prove that cells undergoing bipolarization at the G2 and M border still keep their proximal chemokine receptor-dependant signaling pathways. Other mechanisms than a negative regulation of the chemokine receptor must be investigated.