Mécano-sensibilité des adhésions: une étude biochimique de l'interaction sensible à la force entre la talin, RIAM et la vinculin

par Clémence Vigouroux (Nguyen-Vigouroux)

Projet de thèse en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Christophe Le clainche.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-02-2017 .


  • Résumé

    Les cellules sont constamment soumises à des variations de tension intracellulaire et aux changements des propriétés mécaniques de leur environnement. Les cellules ressentent ces paramètres mécaniques et les transforment en réponse biochimique adaptée. Le cytosquelette d'actine joue un rôle majeur dans ce processus en convoyant la force vers des machineries protéiques mécanosensibles qui en retour régulent de nombreuses fonctions cellulaires. Ces machineries existent dans de nombreuses structures cellulaires comme les adhésions focales, présentes dans un grand nombre de cellules, ou dans les structures spécialisées formées autour des particules phagocytées par les macrophages. Au niveau moléculaire, ces structures contiennent des récepteurs transmembranaires intégrines qui assurent le couplage mécanique entre la matrice extracellulaire, ou la particule phagocytée, et le cytosquelette d'actomyosine, via des protéines de liaison à l'actine. La taline fait partie de ces protéines de liaison à l'actine et elle joue un rôle crucial dans la mécano-sensation. Notre laboratoire a développé un nouveau système in vitro, fait de protéines purifiées observées en microscopie à fluorescence, qui a contribué à montrer que cette protéine possède une région qui expose des domaines cryptiques pour la vinculine lorsqu'elle est étirée sous l'action de la force générée par le cytosquelette d'actomyosine (Ciobanasu et al., 2014, 2015). Cette interaction mécanosensible marque le début d'une réaction en chaine qui voit s'assembler autour de ce complexe de nombreux autres composants, dont beaucoup restent encore à découvrir, pour stabiliser la structure adhésive et ainsi résister à la force de traction du cytosquelette. Parmi ces composants, la protéine RIAM a fait l'objet de plusieurs études qui suggèrent son rôle dans l'activation des intégrines en réponse à la force du cytosquelette. Ainsi, le complexe RIAM-taline serait déstabilisé par l'étirement mécanique de la taline. Cette réaction contrôlerait dans le temps la fixation de la vinculine à la taline et l'activation des intégrines par la taline. L'objectif principal de cette thèse est de déterminer les mécanismes moléculaires par lesquels RIAM contrôle la mise en place d'un complexe taline-vinculine et l'activation des intégrines qui en résulte.

  • Titre traduit

    Adhesion mechano-sensitivity: a biochemical study of the force-dependent interplay between talin, RIAM and vinculin


  • Résumé

    Cells are constantly submitted to variations of intracellular tension and changes in the mechanical properties of their environment. Cells can sense and transduce these mechanical parameters into an appropriate biochemical response. The actin cytoskeleton plays a central role in this process by conveying force towards mechano-sensitive protein machineries, which in turn regulate a variety of cellular functions. These machineries are located in a wide variety of cellular structures such as focal adhesions, present in a lot of cell types, or in the phagocytic cup. At the molecular level, these structures contain integrin transmembrane receptors that couple the ECM, or the phagocytised particle, and the actomyosin cytoskeleton, via actin-binding proteins. Among these proteins, talin plays a critical role in mechanosensing. A novel in vitro system made of pure proteins was developed in the laboratory. It has been used to demonstrate that talin contains a specific region that exposes cryptic vinculin-binding sites upon stretching by the actomyosin cytoskeleton force (Ciobanasu et al., 2014, 2015). This mechanosensitive interaction then allows the association of various components to the talin-vinculin complex, most of them still to be uncovered, in order to stabilize the adhesive structure and resist force. Among these proteins, RIAM is believed to play a role in the activation of integrins by talin in response to the force generated by the actomyosin cytoskeleton. Thus, the RIAM-talin complex is thought to be disrupted by the mechanical stretching of talin. This reaction would allow controlling vinculin binding to talin and integrin activation by talin overtime. The main objective of this PhD thesis is to understand the molecular mechanisms by which RIAM regulates the setup of the talin-vinculin complex and the resulting integrin activation.