Etudier l'impact des forces de compression sur la structure et la fonction nucléolaire

Studying the impact of compressive forces on nucleolar structure and function

• Auteur / Autrice : Sara Badawi
• Direction : Christophe Guilluy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement oncogenèse
• Date : Soutenance le 27/03/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pour l'avancée des biosciences (Grenoble, Isère, France ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Johannes Geiselmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillermo A. Orsi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Denis Lafontaine, Nicolas Borghi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie confocale

Origine de la vie

Ribosomes

Nucléoles

Mots clés libres

Nucléole

Forces de compression

Biogenèse des ribosomes

Nucleolus

Compressive forces

Ribosome Biogenesis

Résumé

Les cellules des organismes vivants sont soumises à différents signaux mécaniques, notamment le cisaillement, l'étirement en traction, la compression et les propriétés rhéologiques de l'environnement proximal. Parmi ces facteurs mécaniques, les changements de tension, y compris les forces de compression, sont reconnus pour réguler le comportement des cellules et des tissus environnants. Cependant, l'effet des forces de compression sur les composants nucléaires internes, en particulier les condensats biomoléculaires, reste mal compris. Cette étude examine l'impact direct des forces de compression sur le remodelage nucléolaire dans les cellules épithéliales mammaires à l'aide d'un système in vitro optimisé. Nous montrons que les forces de compression induisent un changement dynamique de l'organisation tripartite nucléolaire, en particulier du centre fibrillaire, sur une longue période. Ces changements structurels s'accompagnent de modifications morphologiques de la zone nucléolaire et du nombre de nucléoles par noyau. Fonctionnellement, le remodelage nucléolaire à 4 heures après la compression régule la biogenèse des ribosomes dans les cellules épithéliales mammaires et est associé à des changements dans la localisation des protéines nucléolaires. Ensemble, ces résultats démontrent que les forces de compression, dont il a été démontré qu'elles régulent la forme cellulaire et la morphologie nucléaire, peuvent également réguler la structure et la fonction nucléolaires, impliquant le nucléole en tant qu'organite sans membrane mécano-sensible au stress exercé de l'extérieur.

Cells within living organisms are subjected to different mechanical cues, including shear, tensile stretch, compression, and rheological properties of the proximal environment. Among these mechanical factors, changes in tension, including compression forces, are recognized to regulate the behavior of cells and surrounding tissues. However, the effect of compressive forces on the internal nuclear components, particularly biomolecular condensates, remains poorly understood. This study investigates the direct impact of compressive forces on nucleolar remodeling in mammary epithelial cells using an optimized in-vitro system. We show that compressive forces induce a dynamic change in the nucleolar tripartite organization, particularly the fibrillar center, over a long period. These structural changes are accompanied by morphological changes in the nucleolar area and the number of nucleoli per nuclei. Functionally, nucleolar remodeling at 4hrs post-compression regulates ribosome biogenesis in mammary epithelial cells and is associated with changes in nucleolar protein localization. Together these findings demonstrate that compressive forces, which have been shown to regulate cell shape and nuclear morphology, can also regulate nucleolar structure and function, implicating the nucleolus as a mechano-sensitive membrane-less organelle to externally exerted stress.