La protéine neuronale MAP6d1 assemble l’armature microtubulaire des cils primaires

La plupart des cellules eucaryotes possèdent des cils qui sont associés à des fonctions vitales. Les flagelles et les cils dits motiles sont responsables du mouvement des cellules, tandis que les cils primaires, dits non-motiles, fonctionnent comme de petites antennes impliquées dans la perception sensorielle et la transduction du signal. Des défauts dans l'assemblage ou la structure des cils peuvent entraîner un certain nombre de maladies, rassemblées sous le terme de ciliopathies.

Les microtubules présents dans les axonèmes des cils et des flagelles sont organisés en doublets, assurant l'intégrité et les fonctions de ces appendices cellulaires. Les mécanismes d’assemblage de ces doublets de microtubules restent encore largement méconnus.

Des chercheurs de l’équipe "Dynamique et Structure du Cytosquelette Neuronal" dirigée par Isabelle Arnal et Annie Andrieux, se sont intéressés à MAP6d1, une protéine spécifique du cerveau qui contient des motifs ciblant le lumen des microtubules, c’est-à-dire l’espace intérieur du cylindre creux formé par l’assemblage des protofilaments de tubuline.

En combinant des approches de reconstitutions in vitro, de méthodes de microscopie à fluorescence en temps réel et de cryo-tomographie électronique, ils ont révélé un rôle direct de MAP6d1 dans l'assemblage et la stabilisation des doublets de microtubules. MAP6d1 se distingue par sa capacité à assembler spontanément des doublets de microtubules, un processus dépendant de ses sites de liaison au lumen des microtubules.

Fait remarquable, MAP6d1 induit également la formation de protofilaments à l’intérieur des microtubules, un phénomène encore jamais décrit et qui pourrait augmenter la résistance mécanique des microtubules neuronaux.

a. La protéine MAP6d1 se lie au réseau des tubules A, recrute des dimères de tubuline libres pour initier la formation des tubules B et forme un microtubule double. b. Lors de la copolymérisation avec les microtubules, MAP6d1 assemble des protofilaments dans la lumière.

Autre révélation majeure, MAP6d1 se localise dans les cils primaires de neurones de souris en culture où elle contribue au maintien de leur architecture. Son expression postnatale suggère un rôle clé dans l'allongement et la maturation progressive des cils, un processus qui dure plusieurs semaines après la naissance.

L’ensemble de ces découvertes constitue une étape déterminante dans la compréhension des mécanismes moléculaires régissant la formation des doublets de microtubules et la physiologie des cils.

Référence : 
The Mn-motif protein MAP6d1 assembles ciliary doublet microtubules. 
Dharshini Gopal, Juliette Wu, Julie Delaroche, Christophe Bosc, Manon De Andrade, Eric Denarier, Gregory Effantin, Annie Andrieux, Sylvie Gory-Fauré, Laurence Serre & Isabelle Arnal 
Nature Communications, 2025, 16 (1), pp.6210. (10.1038/s41467-025-61679-0)