Kinétochore

Le kinétochore est un assemblage de protéines associé à la région centromérique d’un chromosome. Il constitue l’interface d’attachement aux microtubules du fuseau et participe à la répartition des chromosomes lors des divisions cellulaires. Il doit être distingué du centromère, qui correspond à une région spécialisée de la chromatine, même si les deux structures sont étroitement liées.

De la chromatine au fuseau

La partie interne du kinétochore s’organise au contact de la chromatine du centromère. Chez de nombreux eucaryotes, cette région contient une variante de l’histone H3 appelée CENP-A, qui contribue à définir le site d’assemblage. Les mécanismes précis et la composition ne sont cependant pas identiques dans tous les organismes.

La partie externe assure notamment les interactions avec les microtubules du fuseau mitotique. Des complexes protéiques, dont Ndc80, jouent un rôle majeur dans cette liaison. Le kinétochore n’est pas un crochet rigide : ses composants permettent de maintenir un contact avec des microtubules dont la longueur change pendant la division.

Cette organisation relie une structure chromosomique à un système mécanique dynamique. Elle contribue à transmettre les forces nécessaires au positionnement puis au déplacement des chromosomes, sans faire du kinétochore un élément d’ADN indépendant.

Attacher les deux chromatides correctement

Après réplication, les chromatides-sœurs portent chacune un kinétochore. En mitose, leur attachement à des microtubules provenant de pôles opposés permet une bi-orientation. La cohésion qui les maintient associées s’oppose temporairement aux forces du fuseau et participe à la mise sous tension de l’ensemble.

Des configurations incorrectes peuvent se former. Les deux chromatides peuvent être reliées au même pôle ; un kinétochore peut aussi recevoir des microtubules issus des deux pôles, situation dite mérotélique. Les mécanismes de correction déstabilisent certains attachements inadéquats et favorisent de nouveaux essais. Ils réduisent les erreurs sans garantir que chacune sera éliminée.

La méiose demande une organisation différente selon la division considérée. La co-orientation des kinétochores sœurs pendant la première division ne doit donc pas être interprétée avec les seuls critères de la mitose.

Un point de contrôle de la ségrégation

Les kinétochores participent au point de contrôle de l’assemblage du fuseau. Les sites non attachés peuvent produire un signal qui retarde l’entrée en anaphase, notamment en freinant l’activation de la machinerie qui déclenche la séparation des chromatides.

Ce contrôle ne constitue pas un détecteur infaillible de toute anomalie géométrique. Un attachement mérotélique peut échapper à son action malgré une liaison incorrecte aux deux pôles. La correction des attachements et le signal de contrôle sont deux fonctions liées, mais ne sont pas strictement équivalentes.

Portée biologique et observation

Un défaut d’assemblage, d’attachement ou de régulation peut entraîner des chromosomes retardataires et une mauvaise répartition du matériel génétique. Les cellules filles peuvent alors recevoir des nombres de chromosomes différents. Une anomalie de ségrégation ne permet toutefois pas d’identifier, à elle seule, la protéine ou le mécanisme responsable.

L’imagerie de protéines du kinétochore renseigne sur leur localisation et leur recrutement. Pour conclure à un défaut fonctionnel, on rapproche ces observations du comportement des chromosomes, de l’état du fuseau et du déroulement de la division. Ces distinctions valent aussi pour les cultures cellulaires et embryons de poissons utilisés en recherche : un marqueur visible ne prouve pas un attachement correct.