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Thèse Amine Mehidi

Coordination spatio-temporelle des régulateurs du réseau branché d’actine dans les structures motiles

Le 13 décembre 2016

Soutenance de 9h à 13 h   Salle de conférence du nouveau bâtiment du Neurocampus  /  Doctorant IMN
Amine Mehidi Soutenance le Mardi 13 décembre à 9h30 dans le Nouveau Bâtiment Neurocampus Institut Interdisciplinaire de Neurosciences / CNRS UMR 5297 - Equipe GIANNONE

Directeur de thèse: Grégory GIANNONE/ Team leader : Spatio-temporal and mechanical control of motile structures / CNRS UMR 5297 - Interdisciplinary Institute for NeuroScience (IINS)


 La motilité cellulaire est un processus intégré essentiel à de nombreux phénomènes physiologiques tels que comme la formation du cône de croissance et la plasticité synaptique. Des dérégulations de la motilité cellulaire peuvent être à l’origine de la formation de métastases ou de pathologies neuropsychiatriques comme la schizophrénie et l'autisme. La compréhension des mécanismes régulant la migration cellulaire est donc un enjeu majeur. La motilité cellulaire repose sur la formation de diverses structures constituées de réseaux d’actine branchés telles que le lamellipode. La formation du lamellipode nécessite l’intervention de protéines régulatrices de l’actine telles que Rac1 et les complexes Wave et Arp2/3. Grâce à l’utilisation de suivi de protéine unique, nous avons pu comprendre comment la coordination spatio-temporelle de ces régulateurs contrôle la formation et la morphologie des lamellipodes de cellules migrantes.

Nous avons ainsi découvert que l’activation et la localisation du complexe Wave étaient régulées de manière enzymatique mais également mécanique. Dans une première étude, nous avons montré que la RhoGTPase Rac1 active le complexe Wave spécifiquement à l’extrémité du lamellipode. Dans une seconde étude, nous avons révélé que la localisation du complexe Wave est régulée par la dynamique des filaments des réseaux branchés d’actine.
Ces données soulignent l’importance du complexe Wave dans la formation du lamellipode et révèlent l’existence d’une régulation mécanique de la localisation du complexe Wave.

Mots clés : Lamellipode ; Actine ; Complexe Wave ; Complexe Arp2/3 ; Rac1 ; RhoA ; Super-résolution, PALM

Cell motility is an integrated process involved in critical phenomena such as axonal pathfinding and synaptic plasticity. Dysregulation of cell motility can induce metastasis and abnormal spine shapes observed in neuropsychiatric disorders like autism and schizophrenia. Therefore it is essential to understand how cell motility is regulated. Cell motility requires the formation of branched actin networks propelled by actin polymerization that lead to the formation of membrane protrusions such as the lamellipodium. Several actin regulatory proteins are involved in this process, such as Rac1 and the WAVE and ARP2/3 complexes.
Using single protein tracking, we revealed key phenomena concerning the spatio-temporal regulation of lamellipodium formation by actin regulatory proteins.

We found that the localization and activation of the WAVE complex was enzymatically regulated, but also mechanically. First, we showed that the Rac1 RhoGTPase activates the WAVE complex specifically at the tip of the lamellipodium. We also showed that WAVE complex localization is regulated by the dynamics of branched-network actin filaments.
This study confirms the crucial role of the WAVE complex in lamellipodium formation and reveals the existence of a mechanical regulation of the localization of this complex in the cell.

Keywords: Lamellipode ; Actine ; Complexe Wave ; Complexe Arp2/3 ; Rac1 ; RhoA ; Super-résolution, PALM

 Publication: Chazeau A., Mehidi A., Nair D., Gautier J.J., Leduc C., Chamma I., Kage F., Kechkar A., Thoumine O., Rottner K., Choquet D., Gautreau A., Sibarita J., Giannone G. Nanoscale segregation of actin nucleation and elongation factors determines dendritic spine protrusion. 2014 - EMBO J.

 

Jury

Isabelle SAGOT
(Président),
Laurent BLANCHOIN
(rapporteur),
Stephane BODIN
(rapporteur),
Klemens ROTTNER
(Examinateur),
Violaine MOREAU
(Examinateur)
Olivier ROSSIER
(Invité)
Grégory GIANNONE
Directeur de thèse

Directeur de thèse


Grégory Giannone
Chargé de recherche - PhD
CNRS. Institut Interdisciplinaire de Neuroscience (IINS) UMR 5297 CNRS/Université de Bordeaux

Team : Cell Adhesion Molecules in Synapse Assembly

HDR