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Accueil > Départements > Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale > Benoit GIGANT & Julie MENETREY : Biochimie Structurale des Microtubules, des Kinésines et de leurs Cargos

Cycle d’assemblage et de désassemblage des microtubules

Responsables : Valérie Campanacci, Benoît Gigant, Marcel Knossow
Membres de l’équipe impliqués : Shoeb Ahmad, Soraya Cantos-Fernandes

Nous nous intéressons aux changements structuraux de la tubuline au cours du cycle d’assemblage/désassemblage des microtubules et à leur relation avec les caractéristiques spécifiques de ces deux processus. Le cytosquelette des microtubules est impliqué dans de nombreuses fonctions cellulaires fondamentales : les microtubules contribuent à la morphogénèse cellulaire, ils servent de « routes » sur lesquelles les moteurs transportent des charges d’un point à l’autre de la cellule et sont le constituant majeur du fuseau mitotique. C’est en raison de cette dernière fonction que les microtubules sont devenus l’une des cibles les mieux caractérisées des composés antimitotiques. Pour remplir toutes ses fonctions, le cytosquelette des microtubules se réarrange en permanence dans la cellule ; chaque microtubule alterne entre des phases de croissance lente et de désassemblage rapide, un processus appelé instabilité dynamique. C’est là une propriété intrinsèque des microtubules due à l’hydrolyse du GTP lié à la sous-unité β de l’hétérodimère αβ de tubuline. La tubuline ne s’assemble que lorsqu’elle est chargée en GTP et ce dernier est hydrolysé lors de l’assemblage. Les microtubules sont donc essentiellement constitués de tubuline-GDP, qui est l’espèce larguée lors du désassemblage.

Nous avons démontré que la tubuline en solution est courbe, alors qu’elle est droite dans les microtubules, et avons identifié le mécanisme atomique de la transition entre les conformations droite et courbe. Nous avons aussi montré que les composés antimitotiques qui empêchent l’assemblage des microtubules le font en empêchant cette transition ou bien en empêchant l’assemblage droit des hétérodimères de tubuline. Plus récemment, nous avons démontré que la tubuline-GTP est courbe en solution et n’adopte sa structure droite que lors de son incorporation aux microtubules.

Les structures droite et courbe de la tubuline.
(Gauche) en bas : deux hétérodimères de tubuline droite tête à queue, comme dans un protofilament d’un microtubule. En haut : deux hétérodimères de tubuline courbe maintenus tête à queue par le domaine stathmine de la protéine RB3. (Droite) l’effet de deux composés antimitotiques qui empêchent l’assemblage des microtubules. La colchicine se fixe à l’interface α-β d’un hétérodimère et l’empêche d’adopter une structure droite ; la vinblastine se fixe à l’interface de deux hétérodimères et empêche leur assemblage droit.

publié le , mis à jour le