Chez les eucaryotes, alors que certaines espèces assemblent un cytosquelette d’actine complexe à partir d’un seul orthologue d’actine (par exemple les levures), d’autres espèces utilisent une plus grande diversité d’isoformes d’actine (par exemple les plantes). Une question centrale du domaine était de savoir comment des molécules d’actine extrêmement similaires, souvent identiques à plus de 90%, pouvaient néanmoins s’assembler en réseaux distincts au sein d’un cytosplasme commun pour effectuer des fonctions différentes.

Pour répondre à cette question, Micaela Boiero Sanders et ses collègues de l’équipe Principes Physiques et Moléculaires de l’Organisation du Cytosquelette ont utilisé un modèle génétique particulier : la levure S. cerevisiae. En remplaçant la seule actine exprimée par cet organisme par d’autres actines exprimées dans le vivant, ils ont montrés que des modifications mineures de l’actine suffisaient à perturber globalement l’organisation du cytosquelette d’actine en favorisant l’assemblage de certaines structures de filaments d’actine au dépens des autres. Puis, en exprimant deux actines complémentaires, chacune spécialisée dans l’assemblage de réseaux distincts, il ont montrés qu’il était possible de retrouver une organisation normale du cytosquelette.

Enfin, la purification de ces actines et de toutes les protéines nécessaires à l’assemblage des réseaux d’actine de la levure a permis de comprendre les subtilités moléculaires de ces mécanismes. Les auteurs ont montrés que des différences mineures de l’actine suffisaient à perturber leur interaction avec des facteurs d’assemblage de l’actine spécifiques à certains réseaux d’actine, expliquant ainsi cette ségrégation observée dans les cellules.

Au final, ces résultats permettent de proposer un modèle simple et efficace sur la façon dont le vivant a pu générer de nouvelles fonctions grâce à l’utilisation de nouveaux isoformes d’actine. Ce modèle propose que la duplication d’une gène codant pour l’actine suivi d’un nombre limité de mutations suffit à spécialiser cette nouvelle actine en l’excluant de certains réseaux. Ainsi, les résultats de cette étude auront un impact large sur notre compréhension du vivant.

Michelot-et-al

En savoir plus :

Specialization of actin isoforms derived from the loss of key interactions with regulatory factors.
Boiero Sanders M, Toret CP, Guillotin A, Antkowiak A, Vannier T, Robinson RC, Michelot A. EMBO J. 2022 Feb 18:e107982.

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Alphée Michelot