AMBRE — Mécanisme d'activation du complexe Bora-Plk1 pour l'entrée en mitose

La division cellulaire (mitose) est un processus fondamental nécessaire à la génération d'organismes multicellulaires, au renouvellement des tissus et à la reproduction asexuée. La mitose permet la distribution égale du matériel génétique entre les deux cellules filles. L’entrée en mitose doit être coordonnée avec la réplication de l’ADN afin d’assurer la stabilité du génome. En effet, une entrée prématurée en mitose peut contribuer à l'instabilité génétique, qui est à l’origine de nombreuses pathologies et notamment des cancers. L'entrée en mitose est contrôlée par des protéines kinases ainsi que des phosphatases conservées au cours de l’évolution. Cependant, comment ces activités kinases sont régulées et coordonnées dans l'espace et dans le temps pour déclencher l’entrée en mitose au bon moment reste mal compris. La kinase Plk1 est essentielle pour la ségrégation des chromosomes en mitose. Plk1 contrôle la maturation des centrosomes, la condensation des chromosomes, l’assemblage du fuseau mitotique, la séparation des chromatides soeurs et la cytokinèse. Nous avons récemment montré que Plk1 est activée de manière soudaine juste avant la mitose, et qu’elle est essentielle pour l’entrée en mitose (Gheghiani et al. Cell Reports, en révision). Nous avons montré qu’un complexe Cyclin A2-Cdk, qui coordonne la phase S et la mitose, est requis pour activer Plk1. Nous avons également découvert que Plk1 est activement recrutée à l'enveloppe nucléaire et contribue à sa rupture en prophase (Martino et al. Developmental Cell, en révision). Cependant, les mécanismes et les voies qui activent Plk1 dans l'espace et le temps pour déclencher une entrée irréversible en mitose ne sont pas connus. De même, le mécanisme de recrutement de Plk1 à l’enveloppe nucléaire et son rôle dans la rupture de l’enveloppe restent à déterminer. L'activation de Plk1 dépend de sa phosphorylation sur un résidu conservé (Thr210) situé dans sa boucle d'activation par la kinase Aurora A (AurkA). Ce processus nécessite la protéine Bora, qui stimule la phosphorylation de Plk1 par AurkA. La phosphorylation de Bora par Cdk1/2 est critique pour l'activation de Plk1. L'identité du complexe Cyclin-Cdk impliqué, la régulation spatio-temporelle de la phosphorylation de Bora et le mécanisme par lequel Bora phosphorylée déclenche l'activation de Plk1 et l'entrée en mitose restent méconnus. Nous utiliserons une approche multidisciplinaire (biologie cellulaire, génétique, biochimie et biologie structurale) dans trois organismes modèles (Xénope, cellules humaines, C. elegans) afin d’identifier le mécanisme précis d’activation, ainsi que les fonctions de Plk1 lors de l'entrée mitose. Nous disposons de l'expertise complémentaire nécessaire en biochimie, en biologie structurale et en biologie cellulaire, ainsi que les outils et les méthodologies pour atteindre nos objectifs. • Nous identifierons le mécanisme d'activation Plk1 par Bora et AurA. Plk1 est une kinase centrale du cycle cellulaire, qui est dérégulée dans de nombreux cancers. Comprendre son mécanisme d'activation revêt d'une importance fondamentale pour le développement de stratégies à visées thérapeutiques. À cet égard, cette partie du projet aura des implications sociétales et économiques importantes. Le développement d'inhibiteurs de Bora et leur utilisation en association avec des inhibiteurs de Plkl déjà disponibles représente une stratégie attrayante pour inhiber Plk1 de façon robuste. • Nous déterminerons comment la kinase CyclinA-Cdk1/2 déclenche l’entrée en mitose. CyclinA s’associe à Cdk2 puis à Cdk1 pour coordonner la réplication de l'ADN et la mitose. Comprendre le rôle de la CyclinA est critique pour déterminer comment la réplication et la mitose sont coordonnées au cours du cycle cellulaire. • Nous déterminerons le rôle de Plk1 dans la rupture de l'enveloppe nucléaire, qui est une étape essentielle permettant la libération des chromosomes et leur ségrégation entre les cellules filles.