Etude mécanistique du rôle des septines dans la morphogénèse de la cellule animale

Mechanistic insights into the role of septins in animal cell morphogenesis

• Auteur / Autrice : Carla Silva Martins
• Direction : Manos Mavrakis, Stéphanie Cabantous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Biochimie structurale
• Date : Soutenance le 04/02/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France) - Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Brasselet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Leduc, Félix Rico, Gijsje Koenderink
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Serge Mostowy, Simonetta Piatti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorescence

Cytosquelette

Actine

Septines

Morphogenèse

Biologie moléculaire

Biochimie

Mots clés libres

Septines

Cytosquelette

Actine

Interaction protéine-Protéine

Imagerie de fluorescence

Septins

Cytoskeleton

Actin

Protein-Protein interaction

Fluorescent imaging

Résumé

Les septines sont des protéines cytosquelettiques conservées qui jouent un rôle central dans la migration et la division cellulaire. Une caractéristique clé des septines est leur organisation en hexamères et octamères qui peuvent in vitro polymériser en filaments et se lier aux filaments d'actine. Nous supposons que la polymérisation des septines est essentielle à la fonction des septines dans les cellules de mammifères. Ma thèse de doctorat vise à tester cette hypothèse en déchiffrant comment les septines sont organisées dans les cellules de mammifères et à élucider comment l'organisation des septines est liée à leur fonction. J'ai conçu un test de complémentation tripartite split-GFP pour mettre en évidence les interactions protéine-protéine aux extrémités des protomères, détectant ainsi la polymérisation des septines in situ dans les cellules vivantes. Mes résultats ont fourni, pour la première fois, des preuves claires de l'assemblage des filaments de septine dans les cellules et ont exclu davantage la coexistence des septines en tant que protomères. L'examen des filaments de septines dans différentes conditions de disponibilité des protomères a démontré que les filaments de septines sont principalement composés d'octamères. Des mesures de distance à résolution nanométrique ont montré que les septines associées à l'actine sont liées à la membrane. Des essais de reconstitution sur des bicouches lipidiques supportées ont en outre montré que les filaments de septines assurent la médiation de l'ancrage de l'actine à la membrane. Nous proposons que l'organisation des septines en filaments est essentielle pour leur fonction de stabilisation de l'actine à la membrane cellulaire

Septins are conserved cytoskeletal proteins with a central role in cell division and cell migration. A key feature of septins is their organization into hexamers and octamers which can polymerize into filaments, in vitro, and bind actin filaments. We hypothesize that septin polymerization is essential for septin function in mammalian cells. My PhD thesis aims at testing this hypothesis by deciphering how septins are organized in mammalian cells and at elucidating how septin organization interplays with their function. I designed a tripartite split-GFP complementation assay to monitor protein-protein interactions at the protomer ends, thus detecting septin polymerization in situ in living cells. My results provided, for the first time, clear evidence of septin filament assembly in cells and further excluded the co-existence of septins as protomers. Examination of septin filaments under different protomers avaibalitity conditions demonstrated that septin filaments are primarily composed of octamers. Nanometer-resolved distance measurements showed that actin-associated septins are membrane-bound. Reconstitution assays on supported lipid bilayers further showed that septin filaments mediate actin-membrane anchoring. We propose that septin organization as filaments is essential for their function in stabilizing actin at the cell membrane