Rôle de Septin dans l'architecture du tissu épithélial

Role of Septin in The Epithelial Tissue Architecture

• Auteur / Autrice : Jyotirmayee Debadarshini
• Direction : Manos Mavrakis, Loïc Le goff
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Biologie du Développement
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences du Vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut FRESNEL - Sciences et Technologies de l'Optique, l'Electromagnétisme, et l'Image

Mots clés

Mots clés libres

Septin

Cytosquelette

Tissu épithélial

Morphogenèse cellulaire

Architecture tissulaire

Drosophile melanogaster

Septin

Cytoskeleton

Epithelial Tissue

Cell Morphogenesis

Tissue Architecture

Drosophila melanogaster

Résumé

Etude du rôle des septines dans l'architecture des tissus épithéliaux Les septines constituent une famille de protéines ubiquitaires du cytosquelette qui sont conservées de la levure aux mammifères. La capacité des septines à s'auto-assembler en filaments et à s'associer aux membranes cellulaires, aux filaments d'actine et aux microtubules les a qualifiées de ''quatrième élément du cytosquelette'', mais leur fonction moléculaire précise in vivo reste peu comprise. Les septines ont été découvertes dans des cribles de levure en tant que mutants entraînant des défauts de cytokinèse. Des études ultérieures ont établi que les septines sont également nécessaires à la division des cellules animales. Outre leur rôle établi dans la division cellulaire, quelques études isolées ont fourni des preuves du rôle des septines dans les tissus animaux non-proliférants. L'objectif de cette thèse est d'élucider le rôle des septines in vivo dans l'architecture des tissus épithéliaux, en utilisant la gastrulation de l'embryon de drosophile comme processus de développement génétiquement traçable. Nos données préliminaires sur les embryons de drosophile dépourvus de septines nous permettent d'émettre l'hypothèse que les septines contrôlent la mécanique épithéliale en fournissant aux cellules épithéliales une résistance aux déformations. Pour tester cette hypothèse, la doctorante utilisera une approche multi-échelle et multidisciplinaire en utilisant l'épithélium embryonnaire de la drosophile comme système modèle. La première tâche de l'étudiante sera d'utiliser l'imagerie tissulaire en direct pour examiner les changements de forme des cellules épithéliales dans l'embryon en développement et d'identifier et de cartographier les défauts épithéliaux dans les tissus dépourvus de septines. Dans un deuxième temps, l'étudiante mesurera et comparera la mécanique des tissus de type sauvage et des tissus dépourvus de septine, en combinant des ablations laser pour sonder les stress mécaniques, et des pinces magnétiques pour mesurer la rigidité des tissus. Pour obtenir des informations moléculaires sur la fonction des septines dans la mécanique des tissus, l'étudiante examinera ensuite la distribution des septines dans les embryons de type sauvage et comparera l'organisation et la dynamique de l'actine dans les tissus de type sauvage avec celles aux tissus dépourvus de septines. La distribution des septines et de l'actine à l'échelle de la molécule unique pourra distinguer les enrichissements en septines dans le cortex d'actine par rapport à la membrane cellulaire et nous informera sur les rôles des septines dans la rigidité corticale ou/et la transmission des forces. L'étudiante explorera enfin la base moléculaire de la fonction des septines en utilisant des mutants de septines qui empêchent leur polymerisation.

Study of the Role of Septins in epithelial tissue architecture Septins comprise a family of ubiquitous cytoskeletal proteins highly conserved from yeast to mammals. Septins' capacity to self-assemble into filaments and to associate with cell membranes, actin filaments, and microtubules has qualified them as the “fourth cytoskeletal element”, however, their precise molecular function in vivo remains elusive. Septins were discovered in budding yeast screens as mutants that result in cytokinesis defects. Follow-up studies established that septins are also required for animal cell division. Besides their established role in cell division, a few isolated studies have provided evidence for a role of septins in nondividing tissues of developing animals. These studies raise the possibility that septins play important unexplored roles in nondividing, remodeling epithelial tissues. The objective of this thesis is to elucidate the role of septins in vivo in nondividing, remodeling epithelia using the gastrulation of the Drosophila embryo as a genetically-tractable developmental process. Our preliminary data in septin-depleted Drosophila embryos let us hypothesize that septins control epithelial mechanics by providing resistance to cell shape deformations in remodeling epithelia. To test this hypothesis, the Ph.D. student will use a multi-scale, multidisciplinary approach using the Drosophila embryonic epithelium as a model system. The first task of the student will be to use live tissue imaging for reporting epithelial cell shape changes in the developing embryo and further identify and map the epithelial defects in septin-depleted tissues. In a second step, the student will measure and compare the mechanics of wild-type and septin-depleted tissues, by combining laser ablations to probe mechanical stresses and magnetic tweezers to measure tissue stiffness. To generate molecular insights into the function of septins in tissue mechanics, the student will then examine the distribution of septins in wild-type embryos and monitor the distribution, organization, and dynamics of actomyosin in wild-type vs. septin-depleted tissues. Examining septin and actin distribution at the single molecule level to distinguish septin enrichments in the actin cortex vs at the plasma membrane will inform us on septin roles in cortical stiffness or/and force transmission. Septin function relies on the polymerization of septin complexes into septin filaments. The student will thus finally explore the molecular basis of septin function by using polymerization-incompetent septin mutants.