Une pompe osmotique qui fixe la taille du noyau ✎ bioRxiv

Dans une cellule de levure, le noyau occupe environ six pour cent du volume, comme une petite balle posée dans une pièce. Il y a cent ans, les biologistes ont remarqué que les grandes cellules ont des noyaux plus gros, mais la raison de ce phénomène est longtemps restée mystérieuse. Certains invoquaient des moteurs protéiques, d'autres la tension de l'enveloppe, d'autres encore la forme. Un nouveau travail met à l'épreuve une idée physique simple : le noyau se gonfle, telle une pompe, sous la pression de particules invisibles.

Les scientifiques ont pris des levures et les ont forcées à produire une protéine luminescente, soit à l'intérieur du noyau, soit à l'extérieur. Quand la protéine s'accumulait dans le noyau, celui-ci gonflait jusqu'à sept fois sa taille, et sa part dans la cellule passait de six à dix-neuf pour cent. Quand la protéine restait dans le cytoplasme, le noyau se contractait et se déformait. Ce n'est donc pas la masse de protéines qui compte, mais le nombre de particules qui poussent l'enveloppe de l'intérieur.

Pour distinguer la pression d'un simple effet d'encombrement, les chercheurs ont remplacé les gros complexes protéiques d'un extrait d'œufs de grenouille par de petites molécules de même masse. Les noyaux sont devenus plus petits, alors que le poids total des protéines n'avait pas changé. Cela a confirmé que c'est la pression osmotique qui dicte la taille, et non la place occupée. Le modèle a estimé à environ sept à vingt millions le nombre de particules actives dans la cellule, ce qui concorde avec les données sur la quantité de protéines.

Cela explique pourquoi, lorsque les cellules vieillissent, les noyaux changent de taille et, avec eux, l'activité du génome. La pompe osmotique, longtemps considérée comme un simple décor, s'avère être un régulateur de la vie cellulaire. Si l'on apprend à maîtriser cette pression, on pourra influer sur le destin des cellules, des cellules souches aux cellules cancéreuses.