Impact d'une perturbation mécanique ou photo-chimique sur le trafic intracellulaire

• Auteur / Autrice : Kelly Aubertin
• Direction : François Gallet, Claire Wilhelm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière condensée et Interfaces
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Matière & Systèmes Complexes (Paris ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Mohrbach
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Mohrbach, Zoher Gueroui, Gladys Massiera, Lina Bezdetnaya-Bolotine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photosensibilisants

méthodes

Micromanipulation

Mécanotransduction cellulaire

Séparation immunomagnétique

Suivi cellulaire

Résumé

Le trafic intracellulaire est un phénomène essentiel au bon fonctionnement de la cellule. A l'intérieur des cellules, le cytoplasme est un milieu viscoélastique, dans lequel les phénomènes de diffusion libre sont lents. Le trafic intracellulaire fait intervenir des moteurs moléculaires capables de produire des efforts mécaniques, afin d'offrir au contenu des vésicules un transport efficace le long des filaments du cytosquelette. Nous proposons deux façons de perturber le trafic intracellulaire. La première perturbation est de type mécanique : des endosomes sont rendus magnétiques par l'internalisation de nanoparticules par endocytose, de façon à pouvoir être manipulés mécaniquement. Nous observons le déplacement spontané d'une chaine d'endosomes magnétiques avant et après un cisaillement effectué grâce à un champ magnétique rotationnel. Nous avons quantifié une légère diminution du trafic intracellulaire après la rotation sans observer de modification des propriétés mécaniques du cytoplasme. La deuxième perturbation est d'origine photochimique et consiste à exciter une molécule photosensible internalisée dans des cellules cancéreuses. Nous avons observé une forte diminution du trafic intracellulaire après la photo-activation avec en parallèle une faible augmentation de la viscosité. Ceci témoigne d'un impact direct sur les acteurs du trafic intracellulaire. De plus, des observations sur système modèle ont montré un accroissement de la fréquence des catastrophes des microtubules suite à la photo-activation. Cette étude à l'échelle de la cellule unique, nous a permis de mettre en évidence un second effet de la photothérapie: l'émission massive de vésicules extracellulaires.

The cell cytoplasm is crowded with membrane-delimited compartments, permanently communicating with each other. Such communication is permitted by active transport, also called intracellular trafficking, of vesicles along the cytoskeleton (actin filaments, microtubules), and mediated by molecular motors. In order to perturbate this intracellular trafficking, two different ways to apply controlled physical stresses have been performed. The first perturbation is a mechanical one: we used magnetic endosomes to probe and stress the cell body. To obtain them we internalized magnetic nanoparticles into mesenchymal stem cells (MSC) through the natural endocytosis pathway. These endosomes align into chains in the presence of a magnetic field. The mechanical perturbation then consists in applying a rotational magnetic field on these chains. When comparing the activity before and after a shear stress, we observed a decrease in the intracellular activity. The second perturbation has a photochemical origin, through the excitation of an internalized photosensitizer molecule (m-THPC or TPCS2a). By combining measurements of local cytoplasmic viscosity and intracellular activity, we found that photo-activation induced only a slight increase in viscosity while a massive slowing down of trafficking was observed. These effects are correlated with depolymerization of the microtubule network. The experiments demonstrate that these two photochemical agents have different intracellular impacts. Eventually, we studied a second effect of the photochemical perturbation which is the massive and rapid emission of extracellular vesicles.