Asymmetric cell division intersects with cell geometry : a method to extrapolate and quantify geometrical parameters of sensory organ precursors

La division cellulaire asymétrique (DCA) consiste en une division pendant laquelle des déterminants cellulaires sont distribués préférentiellement dans une des deux cellules filles. Par l’action de ces déterminants, la DCA générera donc deux cellules filles différentes. Ainsi, la DCA est importante pour générer la diversité cellulaire et pour maintenir l’homéostasie de certaines cellules souches. Pour induire une répartition asymétrique des déterminants cellulaires, le positionnement du fuseau mitotique doit être très bien contrôlé. Fréquemment ceci génère deux cellules filles de tailles différentes, car le fuseau mitotique n’est pas centré pendant la mitose, ce qui induit un positionnement asymétrique du sillon de clivage. Bien qu’un complexe impliquant des GTPases hétérotrimériques et des protéines liant les microtubules au cortex ait été impliqué directement dans le positionnement du fuseau mitotique, le mécanisme exact induisant le positionnement asymétrique du fuseau durant la DCA n'est pas encore compris. Des études récentes suggèrent qu’une régulation asymétrique du cytosquelette d’actine pourrait être responsable de ce positionnement asymétrique du faisceau mitotique. Donc, nous émettons l'hypothèse que des contractions asymétriques d’actine pendant la division cellulaire pourraient déplacer le fuseau mitotique et le sillon de clivage pour créer une asymétrie cellulaire. Nos résultats préliminaires ont démontré que le blebbing cortical, qui est une indication de tension corticale et de contraction, se produit préférentiellement dans la moitié antérieure de cellule précurseur d’organes sensoriels (SOP) pendant le stage de télophase. Nos données soutiennent l'idée que les petites GTPases de la famille Rho pourraient être impliqués dans la régulation du fuseau mitotique et ainsi contrôler la DCA des SOP. Les paramètres expérimentaux développés pour cette thèse, pour étudier la régulation de l’orientation et le positionnement du fuseau mitotique, ouvrirons de nouvelles avenues pour contrôler ce processus, ce qui pourrait être utile pour freiner la progression de cellules cancéreuses. Les résultats préliminaires de ce projet proposeront une manière dont les petites GTPases de la famille Rho peuvent être impliqués dans le contrôle de la division cellulaire asymétrique in vivo dans les SOP. Les modèles théoriques qui sont expliqués dans cette étude pourront servir à améliorer les méthodes quantitatives de biologie cellulaire de la DCA.

Régulation de la division asymétrique chez C. elegans

La division asymétrique est essentielle pour générer la diversité au cours du développement et permet aussi de réguler la balance entre renouvellement et différenciation des cellules souches chez l’adulte. Dans ces deux cas de figure, elle dépend respectivement d’une polarité intrinsèque ou d’une polarité extrinsèque. C. elegans est un excellent modèle pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires de la division asymétrique in vivo. Chez l’embryon, le maintien d’un axe de polarité antéro-postérieur dépend des protéines PAR conservées et localisées de façon asymétrique en deux groupes mutuellement exclusifs; le groupe antérieur avec PAR-3, PAR-6, PKC-3 et le groupe postérieur avec PAR-2 et PAR-1. L’absence d’une protéine PAR entraine une perte de polarité et une létalité embryonnaire. Lors d’un crible par ARN interférence mené par Jean-Claude Labbé pour identifier les suppresseurs de la létalité associée à la perte de PAR-2, deux cyclines de type B, CYB-2.1 et CYB-2.2 ont été trouvées. J’ai déterminé que CYB-2.1 et CYB-2.2 interviennent dans la polarité sans perturber le cycle cellulaire et agissent vraisemblablement avec leur kinase associée, CDK-1, pour stabiliser les niveaux protéiques de PAR-6. Ces travaux permettent de mieux définir les liens étroits entre polarité et cycle cellulaire. La lignée germinale de C. elegans est un excellent modèle pour étudier les divisions des cellules souches germinales in vivo. Par contre, l’absence d’orientation préférentielle de ces divisions laisse envisager que la complexité morphologique de la niche pourrait engendrer une diversité d’axe possible. J’ai étudié la régulation morphologique de cette niche, une unique cellule somatique appelée distal tip cell (DTC), qui arborise de longues extensions au stade adulte. Mes résultats préliminaires favorisent un modèle dans lequel les cellules souches et progéniteurs germinaux (CSPG) supportent la formation de ces extensions. Enfin, j’ai obtenu des conditions favorables à l’étude de la division asymétrique extrinsèque dans ce modèle, en simplifiant l’architecture de la niche dans des conditions qui préservent les divisions cellulaires des cellules souches. Mes travaux ont permis de mieux comprendre les liens unissant les différents processus biologiques impliqués dans la division asymétrique, d’une part par l’étude du rôle qu’y jouent des régulateurs clés du cycle cellulaire au cours du développement et d’autre part par la caractérisation d’une communication bidirectionnelle entre la niche et les cellules souches chez l’adulte.

Cell division and genetics.

Este título pertenece a una serie que ofrece en profundidad una visión de las células en todo el mundo vivo, su estructura y los procesos en que se basa la vida en la Tierra. Explica lo que ocurre cuando las células se dividen. La división celular es la manera en que los organismos crecen. Aun cuando es un organismo totalmente desarrollado, algunas células continúan dividiendse para sustituir a aquellas que han envejecido o se han dañado. Explora la relación entre los cromosomas, los genes y el ADN. A continuación, examina la forma especial de la división celular que participa en la reproducción, sus características y cómo se transmiten de una generación a otra. Se analizan cuestiones éticas relacionadas con la investigación con células. Tiene índice, glosario, referencias bibliográficas y un cuadro con código genético.

The gendered division of housework

Resumen tomado de la publicaci??n

Division of Adult Audiology Banner

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Over expression of Plk1 does not induce cell division in rat cardiac myocytes in vitro

BACKGROUND: Mammalian cardiac myocytes withdraw from the cell cycle during post-natal development, resulting in a non-proliferating, fully differentiated adult phenotype that is unable to repair damage to the myocardium, such as occurs following a myocardial infarction. We and others previously have shown that forced expression of certain cell cycle molecules in adult cardiac myocytes can promote cell cycle progression and division in these cells. The mitotic serine/threonine kinase, Polo-like kinase-1 (Plk1), is known to phosphorylate and activate a number of mitotic targets, including Cdc2/Cyclin B1, and to promote cell division. PRINCIPAL FINDINGS: The mammalian Plk family are all differentially regulated during the development of rat cardiac myocytes, with Plk1 showing the most dramatic decrease in both mRNA, protein and activity in the adult. We determined the potential of Plk1 to induce cell cycle progression and division in cultured rat cardiac myocytes. A persistent and progressive loss of Plk1 expression was observed during myocyte development that correlated with the withdrawal of adult rat cardiac myocytes from the cell cycle. Interestingly, when Plk1 was over-expressed in cardiac myocytes by adenovirus infection, it was not able to promote cell cycle progression, as determined by cell number and percent binucleation. CONCLUSIONS: We conclude that, in contrast to Cdc2/Cyclin B1 over-expression, the forced expression of Plk1 in adult cardiac myocytes is not sufficient to induce cell division and myocardial repair.

Pollen ultrastructure in anther cultures of Datura innoxia. III. Incomplete microspore division

During the microspore division in Datura innoxia, the mitotic spindle is oriented in planes both perpendicular (PE) and oblique (OB) to the spore wall against which the nucleus is situated. However, irrespective of polarity, the usual type of hemispherical wall is laid down at cytokinesis and isolates the generative cell from the rest of the pollen grain (type A). In PE spores the vegetative nucleus initially occupies a central position in the pollen grain, whereas in OB spores the vegetative nucleus lies at the periphery of the grain close to the generative cell. In anther cultures initiated just before the microspore division is due to take place, no marked change can be observed in either orientation or symmetry of the mitotic spindle when the spores divide. In some, however, cytokinesis is disrupted and deposition of the hemispherical wall arrested. In the absence of a complete wall, differentiation of the generative cell cannot take place and binucleate pollen grains are formed having 2 vegetative-type nuclei (type B). The 2 nuclei in the B pollens are always situated against the pollen-grain wall, suggesting that the disruption phenomenon is related to the OB spores. The incomplete wall always makes contact with the intine on the intine-side of the spindle. Wall material may be represented merely as short stubs projecting out from the intine into the cytoplasm, in which event the 2 nuclei lie close to each other and are separated by only a narrow zone of cytoplasm. In other grains the wall is partially developed between the nuclei and terminates at varying distances from the tonoplast; in these, the nuclei are separated by a wider zone of cytoplasm. The significance of these binucleate grains in pollen embryogenesis is discussed.

Pollen ultrastructure in anther cultures of Datura innoxia. I. Division of the presumptive vegetative cell.

Ultrastructural features of embryogenic pollen in Datura innoxia are described, just prior to, during, and after completion of the first division of the presumptive vegetative cell. In anther cultures initiated towards the end of the microspore phase and incubated at 28 degrees C in darkness, the spores divide within 24 h and show features consistent with those of dividing spores in vivo. Cytokinesis is also normal in most of the spores and the gametophytic cell-plate curves round the presumptive generative nucleus in the usual highly ordered way. Further differentiation of the 2 gametophytic cells does not take place and the pollen either switches to embryogenesis or degenerates. After 48-72 h, the remaining viable pollen shows the vegetative cell in division. The cell, which has a large vacuole and thin layer of parietal cytoplasm carried over from the microspore, divides consistently in a plane parallel to the microspore division. The dividing wall follows a less-ordered course than the gametophytic wall and usually traverses the vacuole, small portions of which are incorporated into the daughter cell adjacent to the generative cell. The only structural changes in the vegetative cell associated with the change in programme appear to be an increase in electron density of both plastids and mitochondria and deposition of an electron-dense material (possibly lipid) on the tonoplast. The generative cell is attached to the intine when the vegetative cell divides. Ribosomal density increases in the generative cell and exceeds that in the vegetative cell. A thin electron-dense layer also appears in the generative-cell wall. It is concluded that embryogenesis commences as soon as the 2 gametophytic cells are laid down. Gene activity associated with postmitotic synthesis of RNA and protein in the vegetative cell is switched off. The data are discussed in relation to the first division of the embryogenic vegetative cells in Nicotiana tabacum.