Évolution des centromères chez les souris Peromyscus

Quand les cellules se divisent, il est super important que les chromosomes soient partagés de manière égale entre les nouvelles cellules. Ce process, qu'on appelle la ségrégation des chromosomes, aide à garder notre patrimoine génétique stable et assure que les petits héritent des bonnes infos génétiques. Il y a deux types principaux de division cellulaire : la mitose, qui est comment les cellules du corps se divisent, et la méiose, qui se passe pendant la formation des ovules et des spermatozoïdes.

Pour s'assurer que les chromosomes sont bien divisés, il y a deux éléments principaux qui jouent un rôle clé durant la division cellulaire. Ces éléments sont :

1. Formation du kinétochore : C'est une structure qui se forme sur les chromosomes et qui aide à les attacher au fuseau, qui est comme une série de cordes tirant les chromosomes pendant la division cellulaire.

2. Cohésion entre les chromatides sœurs : Les chromatides sœurs sont deux copies identiques d'un chromosome. Elles sont maintenues ensemble jusqu'au bon moment dans la division cellulaire, quand elles sont séparées et tirées dans différentes cellules.

#Le Rôle des Centromères

Au cœur de ces processus se trouve le centromère, une partie spéciale du chromosome. C'est là où le kinétochore s'attache, et il aide à garder les chromatides sœurs ensemble. Malgré son rôle important, on sait que les centromères changent rapidement au fil des générations, mais les effets de ces changements ne sont pas entièrement compris.

Chez certaines souris, connues sous le nom de Peromyscus, les centromères ont évolué rapidement. Cette variation dans les centromères affecte la structure globale des chromosomes et leur comportement durant la division cellulaire. La présence de séquences d'ADN spécifiques, appelées ADN satellite, au centromère aide à déterminer la position du kinétochore.

#Le Cas Unique des Souris Peromyscus

Les souris Peromyscus ont été identifiées comme un modèle utile pour étudier les complexités des centromères et des chromosomes. Ces souris ont des régions appelées PMsat (satellite Peromyscus) qui se trouvent près du centromère. Ces régions sont cruciales pour comprendre comment les centromères peuvent changer au fil du temps et comment ces changements peuvent influencer le comportement des chromosomes.

Fait intéressant, chez certaines espèces de Peromyscus, le PMsat se trouve non seulement au centromère mais aussi près des extrémités des chromosomes, ce qui ajoute une autre couche de complexité. En étudiant les chromosomes avec cette structure PMsat double, les chercheurs peuvent explorer comment l'évolution des centromères influence le fonctionnement des chromosomes pendant la division cellulaire.

#Assemblage du Kinétochore sur PMsat

Chez les souris Peromyscus, on sait que les kinétochores s'assemblent dans la région interne du PMsat. La recherche a montré que durant la mitose et la méiose, le kinétochore se forme à l'interne du PMsat, tandis que les autres régions PMsat (plus proches des extrémités du chromosome) ne participent pas à la formation des kinétochores. Ça suggère qu'il y a des règles spécifiques sur où les kinétochores peuvent se former, selon la structure du chromosome.

En comparant la mitose et la méiose, le comportement des kinétochores et comment les chromatides sœurs sont maintenues ensemblediffère. En mitose, les kinétochores sont principalement situés au PMsat interne, tandis qu'en méiose, il a été constaté que les chromatides sœurs pour les chromosomes avec deux régions PMsat peuvent être maintenues ensemble près du télomère, qui est l’extrémité du chromosome.

#Comprendre le Rôle de la Cohésine

La cohésine est un complexe protéique qui aide à tenir les chromatides sœurs ensemble. Chez les souris Peromyscus, surtout durant la méiose, il semble que le site de cohésion pour les chromatides sœurs se déplace du PMsat interne au PMsat télomérique. Ce changement est important car il indique comment les chromosomes adaptent leurs structures durant les différentes phases de la division cellulaire.

Durant la méiose, on a observé que les chromatides sœurs étaient surtout connectées au PMsat télomérique. Ça veut dire que pendant que les kinétochores restent associés au PMsat interne, la cohésine qui maintient les chromatides sœurs ensemble peut se déplacer vers le PMsat télomérique. Cette adaptation pourrait être une façon de prévenir des problèmes pendant la division cellulaire.

#La Fonction de PP2A dans la Protection de la Cohésine

Un autre acteur important dans ce processus est la PP2A, une protéine qui aide à maintenir la stabilité de la cohésine dans des régions spécifiques des chromosomes. Dans la méiose des Peromyscus, il y a des preuves que la PP2A est plus concentrée au PMsat télomérique, ce qui pourrait aider à protéger la cohésine là pendant la division cellulaire. Quand les chercheurs ont testé l'effet de l'inhibition de la PP2A, ils ont trouvé que les chromosomes avec des agencements PMsat doubles pouvaient toujours maintenir la cohésion des chromatides sœurs mieux que les chromosomes standards.

Ça suggère qu'avoir un bloc supplémentaire d'ADN satellite centromérique pourrait offrir des avantages évolutifs en s'assurant que les chromosomes restent stables pendant la division cellulaire, surtout à mesure que l'organisme vieillit.

#L’Ectopique Pericentromère

Une autre découverte notable est que le PMsat télomérique peut créer une structure semblable à un péricentromère, indépendante du kinétochore. Ça veut dire que même si le kinétochore est attaché au chromosome à un endroit, d'autres protéines généralement trouvées près du centromère peuvent aussi se rassembler au PMsat télomérique.

La présence de ces protéines au PMsat télomérique suggère qu'il y a plus qu'une simple connexion entre le centromère et le péricentromère. Au lieu de ça, le PMsat télomérique peut agir comme un site pour des facteurs supplémentaires qui aident à stabiliser les chromatides sœurs pendant la division cellulaire.

#Comment les Facteurs se Recrutent au PMsat Télomérique

Alors, comment ces facteurs péricentromériques arrivent au PMsat télomérique ? La recherche a indiqué l'importance de marques d'histones spécifiques, qui sont des changements chimiques sur les protéines qui aident à emballer l'ADN. Une marque significative est H2A-pT121, qui a montré jouer un rôle dans le recrutement de plusieurs molécules qui aident à former la structure péricentromérique.

Quand les chercheurs ont bloqué l'action de kinases spécifiques qui ajoutent ces marques, ils ont constaté que les protéines péricentromériques ne se rassemblaient pas aussi efficacement au PMsat télomérique. Ça signifie que la présence de ces modifications est cruciale pour l'assemblage des péricentromères ectopiques aux télomères.

#Péricentromères Ectopiques en Méiose

Le comportement distinct des kinétochores et de la cohésine dépend beaucoup de si la cellule se divise par mitose ou méiose. Alors que le PMsat télomérique agit comme un site principal pour la cohésion durant la méiose, en mitose, les chromatides sœurs restent principalement associées au PMsat interne.

Dans les cellules mitotiques, il a été trouvé que les facteurs péricentromériques se localisaient avec le kinétochore et ne formaient pas de péricentromères ectopiques, ce qui suggère que les cellules mitotiques ont des besoins différents des cellules méiotiques en termes de gestion de la cohésion des chromosomes.

#Conclusion

L'étude des souris Peromyscus offre de nouvelles perspectives sur la nature complexe des chromosomes et comment ils se comportent pendant la division cellulaire. L'évolution rapide des centromères chez ces souris a révélé que les satellites centromériques ne sont pas juste des régions d'ADN simples mais jouent un rôle important dans l'organisation des chromosomes et leur fonctionnement durant la division cellulaire.

En montrant que le PMsat télomérique peut servir de site critique pour la cohésion et recruter divers protéines nécessaires pour maintenir la stabilité, cette recherche a ouvert de nouvelles voies pour comprendre le comportement des chromosomes. Les études futures continueront probablement à explorer ces domaines, particulièrement comment ces mécanismes peuvent influencer la stabilité génétique et la variation au sein des populations.