Étude des propriétés biophysiques et mécano-sensorielles des podosomes

par Anna Labernadie

Thèse de doctorat en Immunologie et maladies infectieuses

Sous la direction de Isabelle Maridonneau Parini et de Christophe Vieu.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les podosomes sont des microstructures du cytosquelette cellulaire constituées d'un cœur dense d'actine filamenteuse entouré à leurs bases de protéines qui établissent un lien étroit avec la matrice extracellulaire à la face ventrale des cellules. Contrairement aux adhérences cellulaires " classiques ", ces structures sont très dynamiques et ont également la particularité de pouvoir localement dégrader la matrice extracellulaire. Les podosomes sont spécifiques à quelques types cellulaires pour la plupart très mobiles, principalement issus du lignage myéloïde dont les macrophages, cellules clés de l'immunité innée. Si de nombreuses études ont été menées dans le but de caractériser l'architecture et la régulation de la formation des podosomes, de nombreuses questions demeurent sur la fonction exacte de ces structures. En effet, si le caractère très dynamique des podosomes semble participer à la perception de l'environnement par les cellules, les études sur les processus mécano-sensoriels de ces structures sont encore très sporadiques. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse s'est alors inscrit dans une démarche exploratoire pour tenter d'approfondir les caractéristiques mécano-sensorielles et biophysiques des podosomes des macrophages humains dans un contexte d'étude in vitro par l'utilisation combinée d'approches complémentaires comme (i) la Microscopie à Force Atomique, (ii) la microstructuration de protéines de matrices par impression par micro-contact (iii) la fabrication de matrices à rigidités modulables (iv) la mise en œuvre de substrats très fins déformables suspendus. L'ensemble de mes travaux de thèse a permis l'étude des podosomes à l'échelle nanométrique dans des cellules vivantes, ce qui a permis de révéler (i) que la hauteur des podosomes est constante quelle que soit la physico-chimie du substrat, (ii) que ces structures sont capables d'exercer sur le substrat une contrainte normale oscillante et périodique dépendante de la contraction des complexes acto-myosine et de la polymérisation d'actine, et (iii) que ces structures présentent une dynamique de rigidité périodique étroitement liée à la dynamique des contraintes que ces structures génèrent sur le substrat et qui est également dépendante de la rigidité de la matrice.

  • Titre traduit

    Study of biophysical and mechanosensory properties of posodomes


  • Résumé

    Podosomes are particular sub-cellular F-actin rich structures, composed of a dense actin-core surrounded at it base by numerous proteins that establish a close contact with the extracellular matrix on the ventral face of the cell. Unlike "classical" adhesive structures, podosomes are very dynamic and are able to locally degrade the extracellular matrix. These structures are specifically found in very motile cells, which mainly belong to the myeloid cell lineage, including macrophages, which are key cells of the innate immunity. Despite numerous studies that aimed to decipher podosome architecture and signaling pathways that regulates their formation, several questions remains about the exact role of these structures. Indeed, if the dynamic behavior of podosome seems to participate in the probing activity of the cells for analyzing their surrounding environment, studies of podosome mechanosensory processes is still sporadic. In this context, the purpose of my PhD was an exploratory research in order to decipher mechanosensory and biophysical properties of podosomes in human macrophages in vitro. Thus several complementary approaches were combined such as: (i) Atomic Force Microscopy, (i) micro-contact printing of matrix proteins, (iii) fabrication of matrices with various stiffness, and (iv) the use of a thin compliant suspended substrate. Finally my work enabled to explore podosomes at a nanometer-scale level in living cells and shaded light on several aspects as: (i) the height of podosomes is constant independently of the physicochemical properties of the substrate, (ii) theses structures are able to exert a normal, oscillating and periodic strain on the substrate related to acto-myosin complexes contraction and actin-polymerization activity, (iv) these structures have periodic stiffness oscillations closely related to the periodic strain they exert on the substrate, which are modulated by the stiffness of the substrate.

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  • Détails : 1 vol. (302 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 277-302

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0190

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2012TOU30190
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