Les microtubules sont des polymères non covalents dynamiques à mésoéchelle essentiels à toute vie eucaryote. Leur comportement dynamique est crucial pour que les cellules se divisent, se différencient et migrent. Les microtubules sont construits par l’assemblage latéral de protofilaments linéaires formés par l’association tête-queue de dimères de tubuline (1). L’association latérale des protofilaments forme le microtubule cylindrique creux. Les microtubules se développent par l’ajout de dimères de tubuline à leurs extrémités. L’observation de microtubules individuels à l’aide de diverses techniques optiques couplées à des analyses biochimiques et à la modélisation a abouti à un cadre conceptuel permettant de comprendre la cinétique et les transitions structurelles qui se produisent lors de leur croissance et de leur démontage. Dans PNAS, Mickolajczyk et coll. (2) exploiter la puissance des développements récents en ingénierie des tubulines recombinantes (3⇓⇓-6) et en microscopie à diffusion interférométrique (iSCAT) (7) pour mesurer directement les constantes d’association et de dissociation des dimères de tubulines simples à l’extrémité des microtubules en croissance (kOn et kOff, respectivement) et faire progresser un modèle de croissance des microtubules.
Malgré des décennies de recherche sur la dynamique des microtubules, les propriétés de base des polymères telles que les taux d’addition et de perte de dimères de tubuline à l’extrémité des microtubules sont toujours controversées et varient d’un ordre de grandeur entre les études, même dans un système in vitro simplifié (1, 8, 9). Ces incertitudes limitent notre compréhension de l’auto-assemblage de la tubuline et de sa régulation par la myriade de protéines qui s’associent aux microtubules dans les cellules (10). Pourquoi manque-t-on encore d’une vue détaillée de l’assemblage des microtubules alors que des efforts similaires dans le domaine de l’actine ont permis de mieux comprendre quantitativement la dynamique de l’actine (11) ? L’une des raisons en est la structure multibras du microtubule. Contrairement à l’actine, qui se compose de deux brins hélicoïdaux, les microtubules sont généralement formés de 13 protofilaments qui peuvent se développer indépendamment les uns des autres. Plusieurs protofilaments peuvent créer différents arrangements qui peuvent donner lieu à différentes cinétiques d’association et de dissociation des dimères de tubuline à leurs extrémités. Cependant, les méthodes d’imagerie dynamique disponibles manquent de résolution pour distinguer les protofilaments individuels à la pointe, ne fournissant essentiellement que des informations unidimensionnelles sur la croissance des microtubules. Des études classiques utilisant la microscopie à contraste d’interférence différentielle améliorée par vidéo pour mesurer les taux de croissance de microtubules uniques à différentes concentrations de tubuline soluble ont fourni des estimations de tubuline kOn et kOff (8) (Fig. 1). Ceux-ci ont été déduits en supposant un modèle Oosawa unidimensionnel simple dans lequel le taux de croissance varie linéairement avec la concentration de tubuline et kOff est indépendant de la concentration de tubuline (12). Ces études ont rapporté des valeurs de kOn et de kOff à l’extrémité des microtubules en croissance de ∼8,9 µM−1⋅s−1 et 44 s−1, respectivement (8).
