Pour fusionner, les cellules bloquent leur système de réparation

La fusion de deux cellules est un événement décisif dans la reproduction sexuée de nombreux organismes. Chez les champignons, les cellules doivent non seulement rapprocher et fusionner leurs membranes, mais aussi ouvrir localement leur paroi protectrice. Une étude menée à l’Université de Genève (UNIGE) montre comment un mécanisme empêchant les cellules de réparer leur paroi au point de fusion rend ce processus irréversible. Ces résultats, publiés dans la revue Current Biology, permettent de mieux comprendre comment les cellules coordonnent les mécanismes de fusion et de réparation. Ils pourraient à terme ouvrir de nouvelles pistes pour cibler la paroi des champignons pathogènes.

Contrairement aux cellules animales, les cellules des champignons sont entourées d’une paroi cellulaire rigide. Elle les protège et leur permet notamment de résister à la pression interne exercée par leur contenu. Lorsque deux cellules fusionnent, notamment lors de la reproduction sexuée, cette paroi doit être dégradée localement afin de permettre aux membranes des deux cellules de se rejoindre. Une fois cette étape franchie, la fusion doit normalement se poursuivre jusqu’à la formation d’une cellule unique.

Une fusion sans retour

Cependant, l’intégrité de la paroi étant essentielle pour la survie des cellules, celle-ci est constamment surveillée afin de déclencher des mécanismes de réparation en cas de dommage. L’existence de ces deux processus apparemment opposés a conduit l’équipe de Sophie Martin, professeure à la Section de biologie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, à se demander comment les cellules empêchent leur système de réparation de reconstruire la paroi lors de la fusion cellulaire.

L’équipe a étudié Schizosaccharomyces pombe, une levure unicellulaire couramment utilisée comme modèle pour comprendre les mécanismes fondamentaux de la cellule. Les chercheurs et chercheuses avaient au préalable identifié des levures "mutantes" dépourvues de l’enzyme Pak2, qui montrent une fusion transitoire : les cellules fusionnent brièvement et commencent à échanger leur contenu cellulaire avant de se séparer à nouveau, avec des conséquences catastrophiques pour les cellules.

Les biologistes ont observé que, dans les cellules normales, l’enzyme Pak2 s’accumule précisément au point où les deux cellules fusionnent. Son activité favorise l’ouverture puis l’élargissement du «pore de fusion», l’ouverture qui permet aux contenus cellulaires de passer d’une cellule à l’autre.

«En revanche, lorsque Pak2 est absente, le phénomène devient parfois réversible: les cellules commencent à fusionner, échangent leur contenu, puis referment l’ouverture qui les reliait. Dans ces cellules, nous observons que les mécanismes normalement chargés de surveiller et de réparer la paroi cellulaire deviennent particulièrement actifs au niveau de la zone de fusion», explique Julia Coronas-Serna, ancienne post-doctorante du groupe de Sophie Martin et première auteure de l’étude.

Une paroi reconstruite après une fusion avortée

Grâce à des techniques d’imagerie avancées, les scientifiques ont observé l’organisation interne des cellules dépourvues de l’enzyme Pak2, notamment au niveau de la zone où les deux cellules sont en contact. «Après la fermeture du pore de fusion chez ces cellules mutantes, nous observons la formation d’une nouvelle paroi cellulaire à l’interface entre les deux cellules. Autrement dit, lorsque les mécanismes qui empêchent la réparation sont absents, la cellule peut littéralement reconstruire la séparation qu’elle avait commencé à démanteler», explique Sophie Martin.

En identifiant les mécanismes qui contrôlent l’équilibre entre la réparation de la paroi et sa dégradation localisée lors de la fusion, ces résultats ouvrent des pistes pour la recherche de nouvelles stratégies antifongiques. La paroi cellulaire est une cible majeure de nombreux traitements contre les champignons pathogènes tels que Candida ou Aspergillus, responsables d’infections chez les humains. Mieux comprendre les mécanismes qui régulent sa formation et sa réparation pourrait, à terme, contribuer à identifier de nouvelles molécules capables de perturber ces processus.