Regulation of formin activity on actin bundles

par Emiko Suzuki

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la Santé

Sous la direction de Guillaume Romet-Lemonne et de Antoine Jegou.

Soutenue le 02-07-2019

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris) , en partenariat avec Institut Jacques Monod (Paris) (laboratoire) et de Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Sylvie Hénon.

Le jury était composé de Guillaume Romet-Lemonne, Antoine Jegou, Sylvie Hénon, David Kovar, Alphée Michelot, Julien Heuvingh, Danijela Vignjevic.

Les rapporteurs étaient David Kovar, Alphée Michelot.

  • Titre traduit

    Régulation de l’activité des formines sur des faisceaux de filaments d’actine


  • Résumé

    Le cytosquelette d’actine est constitué de réseaux de filaments d’actine dont la dynamique d’assemblage et leur organisation sont contrôlées par de nombreuses protéines régulatrices. Parmi ces dernières, les formines sont des protéines possédant plusieurs domaines fonctionnels qui assurent le contrôle de la polymérisation de filaments longs et non-branchés dans la cellule. Les formines nucléent et accélèrent la vitesse d’allongement des filaments en suivant processivement les bouts barbés des filaments qui polymérisent. Grâce à des études in vitro à l’échelle du filament individuel, les détails moléculaires des mécanismes élémentaires de l’activité des formines en interaction avec les filaments sont mieux connus. Cependant, dans la cellule les filaments d’actine sont liés entre eux pour former des réseaux d’actine aux architectures variées, et l’impact de l’organisation spatiale des filaments sur l’activité des formines est mal connu.Nous avons reconstitué des faisceaux parallèles de filaments d’actine formés par l’action des fascines et avons étudié l’impact de ce type d’architecture sur l’activité des formines. Grâce à approches expérimentales combinant la microfluidique et la microscopie de fluorescence, nous montrons que l’ancrage des formines aux surfaces, qui contraignent ces dernières en rotation et/ou en translation, ainsi que les contraintes imposées aux filaments par la formation de faisceaux par les fascines, réduisent de manière importante la processivité des formines et la vitesse d’allongement des filaments d’actine.


  • Résumé

    The actin cytoskeleton is a dynamic network of actin filaments whose polymerization, depolymerization, and remodeling are controlled by a large array of actin binding proteins. Formins are a family of multidomain actin binding proteins that promote the formation of long, unbranched filaments in cells. Formins achieve this by nucleating filaments and accelerating their elongation by processively tracking filament barbed ends as they polymerize. We now understand a great deal of elementary mechanisms by which formins interact with filaments and control their polymerization, thanks to a multitude of in vitro experiments that have been carried out using reconstituted, single actin filaments. However, in cells, actin filaments are crosslinked into different architectures, and to date, the impact of the network geometry on formin behavior has been poorly studied. In this work, we reconstituted parallel bundles of actin filaments using the actin crosslinking protein fascin, and we aimed to understand how the bundling geometry impacts formin behavior. Using a combination of microfluidics and fluorescence microscopy techniques, we shed light on how rotational constraints imposed on formin by filament crosslinking are an important factor governing formins’ ability to processively elongate filaments.


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