Etude in vitro de l’effet d’un réseau dynamique d’actine sur les tubes de membrane

Studying in vitro the effect of actin dynamics on membrane tubes

• Auteur / Autrice : Antoine Allard
• Direction : Clément Campillo, Cécile Sykes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-) - Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement / LAMBE - UMR 8587
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Miserey-Lenkei
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chaouqi Misbah, Claudia Steinem, Sid-Ahmed Labdi, François Treussart, Cécile Leduc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chaouqi Misbah, Claudia Steinem

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotubes

Actine

Microscopie à force atomique

Pinces optiques

Membrane cellulaire

Cytosquelette

Mots clés libres

Tubes de membrane

Membrane tubes

Résumé

Les propriétés mécaniques des nanotubes membranaires (sans la présence du cytosquelette), en particulier la force nécessaire pour les former et les maintenir, sont maintenant bien comprises. Par contre, bien que dans la cellule les nanotubes soient souvent couplés à l’actine, son mécanisme d’action sur de telles structures est inconnu. L’objectif de cette thèse est donc de comprendre comment la dynamique de polymérisation de l’actine affecte la croissance et la stabilité des nanotubes de membrane et contribue à leur scission. Le projet consistera à adresser deux questions principales : - comment la force pour maintenir un nanotube de membrane évolue en présence du cytosquelette d’actine ? - comment la structure du réseau d’actine (taille de la maille, composition, dynamique) détermine les effets mécaniques observés ? La dynamique de l’actine stabilise-t-elle le nanotube ? Les forces générées par la polymérisation peuvent-elles provoquer une scission des nanotubes ? La structure du réseau d’actine permet-elle d’expliquer ces deux effets opposés ? Quel est l’effet de l’ajout de myosines, moteurs moléculaires capables de faire coulisser les filaments d’actine entre eux et de créer une contrainte mécanique supplémentaire dans le réseau ? Ces questions indissociables seront étudiées en collaboration entre les équipes de C. Sykes à l’Institut Curie (Paris), et de C. Campillo et S. Labdi au LAMBE (Evry).

The mechanics of membrane nanotubes (without the presence of the cytoskeleton), especially the force needed to form and maintain a nanotube, are now well understood. But, although in the cell the nanotubes are often coupled with actin, its action mechanism on such structures is unknown. The objective of this thesis is to understand how actin polymerization dynamics affect the growth and stability of membrane nanotubes and may contribute to their scission. The project will address two main questions: - How the force to maintain a membrane nanotube evolves in presence of a reconstituted actin cytoskeleton? - How the structure of the actin network (mesh size, composition, dynamic) determines its mechanical effect on the nanotube? Does actin dynamics stabilize the nanotube? Are the forces generated by actin polymerization able to cut nanotubes? Does the structure of the actin network explain these two opposite effects? What is the effect of adding myosins, molecular motors able to create additional mechanical stress in the network? These inseparable issues will be studied in collaboration between the teams of C. Sykes at the Institut Curie (Paris), and C. Campillo and S. Labdi in LAMBE (Evry).