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Thèse Mikael Garcia

Rôle du couplage N-cadhérine/actine dans les mécanismes de motilité et de différentiation synaptique dans les neurones

Le 21 novembre 2013

Lieu : Salle de conférence CGFB à 14h30, jeudi 21 novembre
Directeur de thèse: Olivier Thoumine
 


Les protéines d’adhésions homophiles N-cadhérine jouent un rôle majeur dans le développement du cerveau, notamment en agissant sur la croissance et la plasticité synaptique.
Au cours de ma thèse, j’ai étudié le rôle de la N-cadhérine dans ces deux processus en utilisant des neurones issus de cultures primaires déposés sur des substrats micropatternés.

Ces substrats sont recouverts de N-cadhérine purifiée afin d’induire des adhésions N-cadhérines sélectives au niveau de micro-motifs régulièrement espacés. Mes deux premières études sont basées sur le modèle d’embrayage moléculaire, décrivant le processus par lequel la motilité du cytosquelette d’actine se couple aux adhésions au niveau de la membrane cellulaire afin de générer des forces de traction aux zones de contact avec le substrat, permettant ainsi l’avancée cellulaire (Giannone et al., 2009).
Plusieurs études ont mis en avant l’existence d’un tel modèle (Mitchison et Kirschner, 1988 ; Suter et Forscher, 1998), cependant le mécanisme exact permettant d’expliquer ce couplage mécanique de l’actine aux protéines d’adhésions reste mal connu. Via des techniques de pinces optiques, des travaux précédemment menés dans l’équipe ont prouvé l’existence d’un couplage entre le flux d’actine et les adhésions N-cadhérine permettant la migration du cône de croissance (Bard et al., 2008).

Cette technique n’a cependant pas permis la visualisation directe de l’engagement d’un tel mécanisme. Nous avons donc couplé l’utilisation des substrats micro-patternés à la microscopie haute résolution sptPALM/TIRF afin de visualiser directement la dynamique des protéines impliquées dans l’embrayage moléculaire.
Dans le premier article, j’ai montré pour la première fois l’existence d’interactions transitoires entre le flux d’actine et les adhésions N-cadhérines au niveau du cône de croissance, reflétant un embrayage glissant à l’échelle de la molécule unique (Garcia et al., en préparation).
Dans le second article, en travaillant sur des neurones plus matures, nous avons pu montrer l’engagement d’un embrayage moléculaire trans-synaptique entre adhésions N-cadhérines et flux d’actine permettant la stabilisation du filopode dendritique et ainsi sa transition en épine mature (Chazeau/Garcia et al., en préparation).

J’ai également participé à une troisième étude dans laquelle j’ai observé l’effet des substrats micropatternés recouverts de N-cadhérine, sur la synaptogenèse. J’ai ainsi pu prouver que la N-cadhérine déposée sur les micro-motifs, stimule la croissance dendritique et axonale et joue un rôle prépondérant dans la maturation morphologique des neurones. Cependant, la N-cadhérine est incapable d’induire la formation de synapses contrairement aux protéines d’adhésion neurexine/neuroligine ou SynCam (Czöndör et al., 2013).


Publications

Czöndör K, Garcia M, Argento A, Constals A, Breillat C, Tessier B, Thoumine O.
Micropatterned substrates coated with neuronal adhesion molecules for high-content study of synapse formation. Nat Commun. 2013 Aug 12;4:2252. 2013

Czöndör, K, Mondin, M, Garcia, M, Heine M, Frischknecht R, Choquet D, Sibarita JB, Thoumine, O. Unified quantitative model of AMPA receptor trafficking at synapses. 
P Natl Acad Sci USA. 2012 Feb. 2012. 2012


Jury

Sagot Isabelle
DR(CNRS) Président
Sarrailh Catherine
DR (CNRS)
Rapporteur
Mège René-Marc
DR(CNRS)

Rapporteur
Villard Catherine
DR(CNRS)

Examinateur
Balland Martial
EC (CNRS) 
Examinateur 
Thoumine Olivier
DR(CNRS)
Directeur de thèse

Directeur de thèse


Olivier Thoumine
PhD, DR CNRS
Responsable de l'Equipe - Biophysique de l'adhésion et du cytosquelette
Institut Interdisciplinaire de Neuroscience (IINS)
UMR 5297 CNRS/Université Bordeaux2

Publications O. Thoumine