Le flagelle du trypanosome : de la mobilité à la morphogenèse cellulaire

The flagellum : from cell motility to morphogenesis

¹ INSERM U565 & CNRS UMR8646, Laboratoire de Biophysique, Muséum National d’Histoire Naturelle, 43, rue Cuvier, 75231 Paris cedex 05, France ;
² CNRS UMR5016, Laboratoire de Parasitologie Moléculaire, Université Victor Ségalen, 146, rue Léo Saignat, 33076 Bordeaux, France
³ pbastin@mnhn.fr

Résumé

Les cils et les flagelles sont des structures élaborées du cytosquelette, conservées des protistes aux mammifères chez qui ils accomplissent des fonctions reconnues de mobilité ou de sensibilité. Nous avons pu démontrer un nouveau rôle pour le flagelle dans la morphogenèse cellulaire, où il contrôle la taille, la forme, la polarité et la division cellulaire chez le protozoaire Trypanosoma brucei. Le trypanosome possède un flagelle unique qui est attaché le long du corps cellulaire. Lorsque la cellule se réplique, un nouveau flagelle est assemblé et suit le chemin du vieux flagelle existant. Afin d’étudier les fonctions du flagelle, sa formation a été perturbée par extinction, via ARN interférence inductible, des composantes nécessaires pour le transport intraflagellaire, un processus dynamique indispensable pour l’assemblage flagellaire. Tout d’abord, nous montrons que la réduction du transport intraflagellaire conduit à l’assemblage d’un flagelle plus court, démontrant l’importance de ce mécanisme pour le contrôle de la taille du flagelle. Il est frappant de constater que les cellules avec un flagelle plus court sont plus petites, avec une corrélation directe entre la longueur du flagelle et la taille de la cellule. Une analyse morphométrique détaillée révèle que l’extrémité du nouveau flagelle définit le point d’initiation de la cytokinèse. Ensuite, lorsque la formation du nouveau flagelle est complètement bloquée, les cellules non-flagellées sont très petites, perdent leur forme et leur polarité cellulaire normale et sont incapables de se diviser. Nous montrons que l’élongation du flagelle contrôle la formation d’autres structures du cytosquelette qui agissent comme organisateurs moléculaires de la cellule.

Abstract

Flagella and cilia are elaborate cytoskeletal structures conserved from protists to mammals, where they fulfil functions related to motility or sensitivity. We demonstrate a novel role for the flagellum in the control of cell morphogenesis and division of Trypanosoma brucei. To investigate flagellum functions, its formation was perturbed by inducible RNA interference silencing of components required for intraflagellar transport (IFT), a dynamic process necessary for flagellum assembly. First, we show that down-regulation of IFT leads to assembly of a shorter flagellum. Strikingly, cells with a shorter flagellum are smaller, with a direct correlation between flagellum length and cell size. Detailed morphogenetic analysis reveals that the tip of the new flagellum defines the point where cytokinesis is initiated. Furthermore, when new flagellum formation is completely blocked, non-flagellated cells are very short, lose their normal shape and polarity and fail to undergo cytokinesis. We show that flagellum elongation controls formation of cytoskeletal structures present in the cell body that act as molecular organisers of the cell.