Actine : entre structure et mouvement

Actin : between structure and movement

• Auteur / Autrice : Julie Di Martino
• Direction : Frédéric Saltel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et physiopathologie
• Date : Soutenance le 04/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BordeAux Research In Translational Oncology (2016-2021)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Cullin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Violaine Moreau, Damien Laporte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Maridonneau Parini, David Durantel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules endothéliales

Fibrose

Actine

Mots clés libres

Actine

Invadosome

Foie

Invasion

Migration

DDR1

Fibrose

Cellules endothéliales

Fenêtres

Actin

Invadosome

Liver fibrosis

Endothelial cells

Invasion

Migration

DDR1

Fenestrae

Résumé

L’actine est impliquée dans de nombreuses fonctions cellulaires physiologiques et pathologiques. Au cours de ma thèse j'ai analysé le rôle de l'actine i) lors de l’invasion tumorale et ii) dans la formation des fenêtres des cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques. i) Les cellules tumorales forment des structures d’actine permettant la dégradation de la matrice extracellulaire (MEC) nommés invadosomes. Mes travaux ont permis de démontrer que la RhoGTPase Cdc42 régule la formation de la structure d’actine qu’est l’invadosome, tandis que la protéine d’échafaudage Tks5 est requise pour l’activité de dégradation aboutissant à un invadosome fonctionnel. Ces deux molécules constituent la signature moléculaire minimale des invadosomes. Nous avons établi que le collagène de type I qui est surexprimé dans le microenvironnement tumoral induit la formation d’invadosomes linéaires (Lis). Nous avons identifié le récepteur à domaine discoïdine 1 (DDR1) comme spécifiquement responsable de la formation des Lis. Son interaction avec le collagène fibrillaire permet le recrutement du facteur d’échange des RhoGTPases, Tuba et l’activation de la Cdc42 conduisant à la formation d’un Li. DDR1 est impliqué dans l’invasion tumorale et sa surexpression est de mauvais pronostic dans plusieurs cancers comme le poumon ou encore le sein. Le récepteur DDR1 est également impliqué dans la cohésion cellulaire au cours de la migration collective des cellules tumorales. Nous avons démontré que dans un contexte riche en collagène de type I, DDR1 a une double localisation et donc différents rôles associés dans la migration collective. D’une part un rôle de cohésion cellulaire et d’autre part un rôle dans la dégradation de la MEC. Nous tentons de démontrer que ces différentes fonctions impliquent différentes isoformes de DDR1. Nous souhaitons par la suite déterminer les mécanismes moléculaires qui régulent l’expression, la localisation et la signalisation associées aux différentes isoformes de DDR1. ii) Dans un contexte physiologique, les capillaires sanguins du foie présentent des pores transcellulaires ou fenêtres, qui permettent les échanges bidirectionnels entre le sang et les hépatocytes pour assurer la fonction de filtration de cet organe. Au cours du processus de fibrose ces fenêtres sont perdues, réduisant les échanges. Nous avons démontré le caractère réversible de la perte des fenêtres mais aussi que l’actine n’était pas impliquée dans la formation de ces structures. Nous avons développé une méthode de visualisation en microscopie haute résolution STED de ces structures, permettant pour la première fois une analyse sur cellule vivante. Par une approche de spectrométrie de masse couplée à notre nouvelle méthode d’observation en STED, nous voulons valider la co-localisation des fenêtres avec des marqueurs potentiels identifiés.

Actin is involved in many physiological and pathological cellular functions. In my thesis I analyzed the role of actin i) during tumor invasion and ii) in the formation of fenestrae in liver sinusoidal endothelial cells. i) Tumor cells form actin-based structures, invadosomes, involved in extracellular matrix (ECM) degradation. My work has demonstrated that the RhoGTPase Cdc42 regulates the formation of invadosomes, while the Tks5 scaffold protein is required for the matrix degradation activity. These two molecules form a minimum molecular signature for invadosomes. We found that type I collagen, which is overexpressed in the tumor microenvironment, induces the formation of linear invadosomes (Lis). We have identified the discoidin receptor 1 (DDR1) to be specifically responsible for Lis formation. Its interaction with the fibrillar collagen allows the recruitment of GEF Tuba and the activation of Cdc42 RhoGTPase leading to Li formation. DDR1 is implicated in tumor invasion and its overexpression is a poor prognosis in many cancers like lung or breast. The DDR1 receptor is also involved in cell cohesion in the collective migration of tumor cells. We have demonstrated that in a context rich in type I collagen, DDR1 has a dual location and therefore possesses different roles in the collective migration of tumor cells: a role in cell cohesion and a role in ECM degradation. We are analyzing the role of the different DDR1 isoforms in this process. We wish subsequently to determine the molecular mechanisms that regulate the expression, localization and signaling associated with these different isoforms. ii) In a physiological context, the liver capillaries have transcellular pores that allow bidirectional exchanges between the blood and the hepatocytes to ensure the proper filtering function of that organ. During the fibrosis process, these pores are lost thus decreasing the exchanges. We have demonstrated that the loss of these “fenestrae” is reversible and also that actin does not play a role in their formation. We have developed a novel method to analyze these structures in living cells using high resolution STED microscopy. Now, by using mass spectrometry approach coupled to our new observation methods in STED, we want to validate the fenestrae co-localisation with potential markers identified.