Thèse soutenue

Régulation de la cytokinèse par les lipides membranaires et les septines chez la levure S. pombe
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Auteur / Autrice : Federica Arbizzani
Direction : Anne Paoletti
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 02/12/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Compartimentation et dynamique cellulaires (Paris) - Biologie Cellulaire et Cancer
établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)
Jury : Président / Présidente : Pierre Capy
Examinateurs / Examinatrices : Anne Paoletti, Pierre Capy, Simonetta Piatti, Arnaud Echard, Pilar Perez, Sergio Rincón
Rapporteurs / Rapporteuses : Simonetta Piatti, Arnaud Echard

Mots clés

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Résumé

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La division cellulaire est un processus essentiel requis pour la prolifération des organismes unicellulaires, pour le développement des organismes multicellulaires, ainsi que pour le renouvellement cellulaire dans les tissus et organes. Un contrôle défectueux de la division cellulaire peut conduire à la mort cellulaire ou à une hyper-prolifération cellulaire et contribuer à la progression du cancer. La division cellulaire est donc sous le contrôle de mécanismes de régulation très stricts. Sa dernière étape, la cytocinèse, nécessite un anneau contractile acto-myosique qui se contracte pour permettre le clivage en deux cellules filles. Parallèlement à l'assemblage de l’anneau contractile, des modifications de la composition lipidique de la membrane plasmatique ont lieu avec un impact fonctionnel sur la cytokinèse. S. pombe a été utilisé comme modèle pour disséquer l’impact des lipides dans d`assemblage de l’anneau contractile. Dans la première partie de ma thèse, mon objectif était d’étudier comment les lipides pourraient réguler le positionnement de l’anneau contractile chez la levure S. pombe. J’ai combiné une approche génétique à de l’imagerie sur cellules vivantes de l'assemblage de l’anneau contractile à partir des nœuds précurseurs de l’anneau pour comprendre comment le niveau d'ergostérol affecte le positionnement du plan de division. J'ai constaté que l'augmentation du niveau d'ergostérol empêchait l'assemblage d’actine-F par la formine Cdc12 à partir de nœuds précurseurs, bloquant leur compaction en anneau fin. Comme la stabilité des câbles d’actine n’est pas perturbée globalement et que le phénotype peut être partiellement compensé par inhibition du complexe Arp2/3, en compétition avec les formines, nous proposons que l'augmentation du niveau d'ergostérol dans la membrane plasmique pourrait inhiber l'activité de la formine Cdc12. En plus de l’anneau contractile acto-myosique, la cytocinèse implique un réseau supplémentaire de cytosquelette, les septines, qui forment des filaments au niveau du site de division. Les septines constituent une famille conservée de protéines liant le GTP dont la suppression conduit à des défauts de cytocinèse. Elles servent également d’échafaudages pour les interactions protéine-protéine et/ou de barrières de diffusion pour la compartimentation des protéines pendant la cytocinèse et au-delà. Chez S. pombe, contrairement à S. cerevisiae, les septines arrivent tardivement au site de division et sont seulement impliquées dans les étapes tardives de la cytocinèse, pour promouvoir la séparation des deux cellules filles. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai décidé d’explorer le comportement dynamique des septines au cours de la progression de la cytocinèse et leurs mécanismes de régulation. En utilisant l’imagerie sur cellules vivantes et des déterminants temporels précis de progression du cycle cellulaire, j’ai identifié une nouvelle étape de recrutement des septines sur le cortex cellulaire à proximité de l’anneau contractile acto-myosique, en un large réseau qui se compacte ensuite en anneau fin. J'ai également trouvé des preuves que Mid2, une protéine de la famille de l'anilline, favorise la compaction des septines et peut agir comme un « bundler » de septines. Cependant, l’analyse de mutants bloqués en mitose indique que cette protéine n’est pas suffisante pour accomplir cette tâche. De plus, j'ai déterminé qu’une activité de Cdk1 élevée permet le recrutement et l’assemblage des septines mais que la voie du SIN est aussi nécessaire pour promouvoir leur recrutement au milieu de la cellule et favoriser leur compaction. Enfin, j’ai trouvé que les niveaux de PIP2 influaient non seulement sur la quantité de septines et de Mid2 associés au cortex médian et leur compaction mais aussi sur le « timing » du recrutement des septines sur le site de division. Ceci démontre que l’organisation des septines dépend d’une série de régulations complexes coordonnées par la machinerie du cycle cellulaire.