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Thèse Thomas Orré

Mécanismes moléculaires d'activation des intégrines par la kindline-2 lors de l'adhesion cellulaire

Le 29 novembre 2017

Soutenance le Mercredi 29 Novembre amphi Broca-Nouvelle Aquitaine à 14h30
Laboratoire : Interdisciplinary Institute for NeuroScience (IINS), UMR 5297 CNRS/Université de Bordeaux, Equipe Spatio-temporal and mechanical control of motile structures. Directeur de thèse: Olivier ROSSIER CR INSERM, IINS, Bordeaux,

L'adhérence des cellules à la matrice extracellulaire par les intégrines est impliquée dans de nombreux processus cellulaires tels que migration, différentiation, survie, et sa dérégulation peut contribuer à l'apparition de pathologies comme le cancer. L'activation des intégrines, augmentation de leur affinité pour le ligand extracellulaire, joue un rôle crucial dans ces fonctions et est régulée selon une orchestration complexe par la liaison de protéines aux parties cytoplasmiques des intégrines.


 La taline et la kindline ont ainsi des rôles complémentaires et synergiques dans l'activation des intégrines, selon des mécanismes indéterminés. En combinant essais fonctionnels et suivi de protéine individuelle par microscopie de super-résolution avec différents variants de kindline mutés, nous avons corrélé le comportement moléculaire de la kindline à ses fonctions dans l'adhérence via les intégrines. Nous avons observé qu'au niveau de la membrane plasmique, la kindline-2 est capable de diffuser latéralement à l'intérieur et à l'extérieur des sites d’adhérence, tandis que la taline est majoritairement localisée dans les sites d’adhérence, où elle est immobile.

Nous mettons en évidence que le domaine PH de la kindline-2 est crucial pour son recrutement et sa diffusion membranaire, et que ces phénomènes sont cruciaux durant l'étalement cellulaire et favorisent la formation d’adhérences. Cela suggère que la kindline utilise un chemin différent de celui de la taline pour atteindre et activer les intégrines, ce qui pourrait expliquer au niveau moléculaire comment la kindline complémente la taline durant l'activation des intégrines.

Molecular mechanisms of integrin activation by kindlin during cell adhesion
Integrin-mediated cell adhesion to the extracellular matrix is involved in critical cellular functions such as migration, proliferation and differentiation, and its deregulation contributes to pathologies such as cancer. The increase of integrin affinity to the extracellular ligand, called integrin activation, is crucial to these functions. There is a complex orchestration between multiple proteins binding to α and β integrin cytoplasmic tails to regulate integrin activation and connection to F-actin. For instance, talins and kindlins play complementary and synergistic role during integrin activation, but the mechanisms underlying this relationship are unknown. Using single protein tracking and superresolution microscopy on kindlins carrying point mutations/deletion combined with functional rescue experiments in genetically engineered cells, we could directly link the molecular behavior of kindlin with its function in integrin adhesion sites (IAS). We found that kindlin-2 displayed lateral free diffusion along the plasma membrane outside and inside IAS, whereas talin-1 is mostly localized inside IAS, where it is immobile, and that the the PH domain of kindlin-2 is crucial for its recruitment and free-diffusion at the plasma membrane. Using kindlin-1/kindlin-2 double KO cells, we demonstrated that kindlin-2 membrane recruitment and diffusion are crucial for cell spreading and favor adhesion formation. This suggests that kindlin uses a different route than talin to reach integrins and trigger their activation, providing a possible molecular basis for their complementarity during integrin activation.

Publis

Using single protein tracking to study cell migration. Thomas Orré*, Amine Mehidi*, Sophie Massou, Olivier Rossier, Grégory Giannone. *co-first authors. Submitted to Methods in Molecular Biology.


Kindlin membrane recruitment and diffusion are essential for integrin activation. T. Orré, B. Kastberger, M. Theodosiou, Z. Karatas, J.B. Sibarita, R. Fässler, B. WehrleHaller, O. Rossier and G. Giannone (in preparation)

Thomas Orré: Laboratoire : Interdisciplinary Institute for NeuroScience (IINS), UMR 5297 CNRS/Université de Bordeaux, Equipe Spatio-temporal and mechanical control of motile structures. (orre.thomas @ gmail.com)
Dernière mise à jour le 28.11.2017

Jury

Laurent COGNET DR CNRS, Bordeaux, Président

Corinne ALBIGES-RIZO DR CNRS, IAB, Grenoble, Rapporteur

Bernhard WEHRLE-HALLER Prof. associé, Univ Genève, Rapporteur

Danijela MATIC VIGNJEVIC DR INSERM, Institut Curie, Paris, Examinateur

Frédéric SALTEL CR INSERM, BaRITOn, Bordeaux , Examinateur

Olivier ROSSIER CR INSERM, IINS, Bordeaux, Directeur de thèse