Une « usine » à pores nucléaires découverte dans nos cellules

Le noyau des cellules est entouré d’une double membrane, l’enveloppe nucléaire, qui sépare le matériel génétique du cytoplasme. Cette enveloppe est percée de milliers de pores nucléaires, de gigantesques assemblages de protéines qui contrôlent les échanges entre ces deux compartiments. ARN, protéines et molécules de signalisation doivent ainsi franchir ces véritables portes moléculaires pour entrer dans le noyau ou en sortir.

Construire et maintenir plusieurs milliers de ces complexes de pores nucléaires au cours de la croissance et de la division d’une cellule représente un défi considérable. Deux voies permettant leur assemblage étaient jusqu’à présent bien décrites chez les mammifères. Une étude révèle aujourd’hui l’existence d’une troisième voie, qui repose sur des structures cellulaires longtemps restées énigmatiques : les lamelles annelées, ou AL (annulate lamellae).
Des pores nucléaires assemblés à l’avance

Les lamelles annelées sont des empilements de membranes situés dans le cytoplasme et contenant des structures ressemblant fortement aux pores nucléaires. Elles ont longtemps été considérées comme des structures relativement statiques, voire comme de simples lieux de stockage des protéines constituant ces pores, les nucléoporines.

Les scientifiques, dans un article publié dans la revue Nature Communications, montrent au contraire qu’elles sont extrêmement dynamiques. Elles se déplacent dans la cellule, se remodèlent et peuvent fusionner avec l’enveloppe nucléaire. Surtout, elles contiennent des pores nucléaires déjà assemblés, prêts à être intégrés à cette enveloppe.

Les lamelles annelées fonctionnent ainsi comme des réserves de pores préfabriqués. Formées dans le cytoplasme, elles accumulent ces complexes puis viennent fusionner avec l'enveloppe nucléaire pour lui fournir de nouveaux pores fonctionnels. Ce mécanisme est particulièrement actif pendant la phase G1 du cycle cellulaire, période durant laquelle le noyau augmente de taille après une division cellulaire.

Grâce notamment à des techniques de microscopie de super-résolution mises à disposition par l’Infrastructure de recherche en biologie santé Frisbi, les scientifiques ont observé ces structures dans différentes cellules humaines normales, parmi lesquelles des fibroblastes et des neurones obtenus à partir de cellules souches. Les lamelles annelées ne sont donc pas une particularité de quelques types cellulaires ou de cellules cancéreuses.

« Nous estimons que les lamelles annelées contribuent à environ un tiers de l’ensemble des pores nucléaires nouvellement assemblés dans les cellules en division », explique Izabela Sumara. « Il ne s’agit pas d’une voie mineure. C’est une nouvelle voie majeure de construction des pores nucléaires qui est tout simplement passée inaperçue. »

Deux protéines pour constituer et acheminer cette réserve

L’étude permet également de mieux comprendre comment cette voie fonctionne. Elle met notamment en évidence le rôle essentiel de deux protéines, RanBP2, également appelée Nup358, et Climp63.

RanBP2 est elle-même une nucléoporine, c’est-à-dire l’une des protéines qui constituent les pores nucléaires. Une région particulière de cette protéine, riche en répétitions de deux acides aminés, la phénylalanine et la glycine, favorise le regroupement et l’assemblage des composants des pores pour former des lamelles annelées fonctionnelles.

Climp63 intervient à une autre étape. Cette protéine contribue à positionner correctement les pores préassemblés sur les membranes du réticulum endoplasmique, un vaste réseau membranaire de la cellule qui est en continuité avec l’enveloppe nucléaire. Elle permet ainsi leur acheminement vers le noyau.

Lorsque RanBP2 ou Climp63 est perturbée, la formation de nouveaux pores est compromise et le noyau ne parvient plus à augmenter normalement de taille. Les lamelles annelées apparaissent donc comme un véritable intermédiaire entre la fabrication des pores dans le cytoplasme et leur incorporation dans l’enveloppe nucléaire.

Quand la voie d’assemblage des pores nucléaires se dérègle

Cette découverte pourrait également éclairer certaines situations pathologiques. Les scientifiques ont constaté que différents stress cellulaires empêchent les lamelles annelées de rejoindre correctement le noyau. Elles s’accumulent alors anormalement dans le cytoplasme.

C’est notamment ce qui est observé lorsque les microtubules, éléments du squelette interne de la cellule, sont perturbés, mais aussi lorsque manque une protéine impliquée dans le syndrome de l’X fragile, une maladie génétique constituant une cause importante de déficience intellectuelle héréditaire. Des fibroblastes provenant de personnes atteintes de ce syndrome présentent ainsi des amas de lamelles annelées nettement plus volumineux.

Ces observations établissent un lien entre la dérégulation de cette nouvelle voie d’assemblage des pores et certaines anomalies du noyau, sans démontrer à ce stade qu’elle est directement responsable de la maladie.

La portée de ces résultats pourrait être plus large. Des accumulations anormales de nucléoporines dans le cytoplasme ont déjà été décrites dans plusieurs cancers et maladies neurodégénératives. Ces amas pourraient donc, dans certains cas, correspondre à des structures apparentées aux lamelles annelées dont la formation, le transport ou la fusion avec le noyau seraient perturbés.

« L’accumulation anormale de nucléoporines dans le cytoplasme des cellules de patients contribue-t-elle directement à la pathologie ? Et restaurer l’équilibre des nucléoporines pourrait-il constituer une stratégie thérapeutique ? Ce sont des questions que notre laboratoire explore activement », souligne le Dr Lin, premier auteur de l’étude.

Une troisième voie pour construire les pores nucléaires

En identifiant le rôle des lamelles annelées, ce travail établit une troisième voie indépendante d’assemblage des pores nucléaires chez les mammifères, qui vient compléter les deux mécanismes déjà connus. Lorsque les trois voies sont simultanément perturbées, la densité des pores présents dans l’enveloppe nucléaire diminue beaucoup plus fortement que lorsqu’une seule d’entre elles est affectée.

Les cellules disposent ainsi de plusieurs stratégies complémentaires pour construire et renouveler les milliers de pores nécessaires au fonctionnement et à la croissance de leur noyau. L’identification de cette nouvelle voie invite désormais à reconsidérer les accumulations de nucléoporines observées dans certaines maladies et à déterminer si le rétablissement de leur organisation normale pourrait, à terme, constituer une piste thérapeutique.

Figure : Elle illustre comment les lamelles annelées (AL), des structures dérivées du réticulum endoplasmique (RE) servant de plateformes d’assemblage pour les complexes de pores nucléaires (NPC), alimentent le noyau en pores nucléaires nouvellement formés, soutenant ainsi la croissance nucléaire au début de l’interphase. Le panneau inférieur présente des images de microscopie à super-résolution mettant en évidence les NPC (cercles blancs) à la surface du noyau (à gauche) et au sein des structures AL cytoplasmiques (à droite).

En savoir plus : Lin J, Agote-Aran A, Liao Y, Cloarec M, Andronov L, Schoch RL, Ronchi P, Cochard V, Zhu R, Grandgirard E, Liu X, Lemée MV, Kleiss C, Golzio C, Ruff M, Chevreux G, Schwab Y, Klaholz BP, Sumara I. "RanBP2-dependent annulate lamellae drive nuclear pore assembly and nuclear expansion". 
Nature Communications, 25 mars 2026, DOI: 10.1038/s41467-026-71101-y. PMID: 41882018; PMCID: PMC13180977.