Comment les cellules utilisent la topographie de leur environnement pour se déplacer sans adhérer?

How do cells use the topography of their environment to migrate without adhering?

• Auteur / Autrice : Celine Pohl
• Direction : Patricia Bassereau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physico-Chimie Curie
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie - PSL

Mots clés

Mots clés libres

Nanotopographie

Actine

Membranes modèles

Protéines sensibles à la courbure

Microscopie TIRF et confocale

Pinces optiques

Nanotopography

Actin

Model membranes

Curvature-sensing proteins

TIRF and confocal microscopy

Optical tweezers

Résumé

Le projet ''Comment les cellules utilisent-elles la topographie de surface pour migrer sans adhésion?'' est basé sur l'observation que les cellules, en particulier les cellules immunitaires, sont capables de détecter la topographie de la matrice extracellulaire en formant des protrusions où des protéines à domaine BAR, sensibles à la courbure, ainsi que des structures base d'actine sont recrutées localement et s'assemblent. En retour, ces protrusions semblent permettre aux cellules de migrer sans adhésion. Il a été proposé que les cellules exercent des forces de poussée, et non de traction, sur la matrice extracellulaire pour se déplacer dans ces conditions. Cependant, le lien entre le recrutement des composants cellulaires mentionnés et la motilité cellulaire n'est pas bien compris. Dans le cadre de ce projet, des systèmes in vitro minimaux seront développés pour étudier comment le recrutement des protéines BAR et l'assemblage de l'actine s'organisent pour former de telles protrusions. Dans un premier temps, on utilisera des bicouches lipidiques supportées sur des surfaces microfabriquées comportant des crêtes et des sillons qui imitent les caractéristiques topographiques de la matrice. Ce système permettra l'étude systématique du recrutement des protéines à domaine BAR en fonction de la topographie ainsi que de l'assemblage des structures d'actine induites par la courbure. Ensuite, des vésicules unilamellaires géantes déformables seront utilisées en combinaison avec un montage de pinces optiques pour mesurer les forces de poussée ou de traction résultant de la polymérisation de l'actine sur des surfaces non lisses. Le projet fait partie du projet ''PushingCell'', financé par la subvention Synergy du Conseil Européen de la Recherche (ERC), et inclut des collaborateurs étroits au CNRS, à l'Institut des Sciences et Technologies d'Autriche, ainsi qu'à l'Université d'Utrecht.

The project ''How do cells use surface topography to migrate without adhering?'' focuses on the observation that cells, immune cells in particular, are able to sense small topographic features within the extracellular matrix by forming protrusions where curvature-sensitive proteins from the BAR family as well as local actin-based structures are recruited and assemble. In turn, these protrusions seem to enable the cells to migrate without adhesion. Here, pushing forces have been proposed as the driving forces for cell movement within the extracellular matrix. However, the connection between the recruitment of the mentioned cell components and cell motility remains unclear. Within this project, minimal in vitro systems will be developed to investigate the interplay of BAR protein recruitment and actin assembly for the formation of such protrusions. At first, solid-supported lipid bilayers formed on a microfabricated surface with ridges and groves to mimic the topographic features are aimed to be used. This system will be favorable to systematically study the topographic-dependent recruitment of BAR-domain proteins as well as the assembly of curvature-driven actin structures. Secondly, deformable giant unilamellar vesicles will be used in combination with an optical tweezer set-up to allow for measurements of pushing or pulling forces as a result of actin polymerization on topographic features. The project is part of the ''PushingCell'' project which is funded by the ERC Synergy grant and which includes close collaborators at the CNRS, at the Institute of Science and Technology Austria, and at Utrecht University.