Mécanisme moléculaire de la motilité cellulaire basée sur la polymérisation de l'actine

par Sebastian Wiesner

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Ingénierie des protéines et biologie structurale

Sous la direction de Marie-France Carlier.

Soutenue en 2003

à Paris 11, Orsay .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le cytosquelette permet aux cellules de maintenir leur organisation structurale et développer des forces mécaniques. Cette thèse s'intéresse à la motilité cellulaire basée sur la polymérisation de l'actine. Ce type de motilité cellulaire est une composante élémentaire de nombreux processus biologiques. Il possède un mécanisme conservé impliquant le complexe Arp2/3 qui augmente la concentration locale de l'actine par un branchement autocatalytique des filaments. L'étude de la motilité cellulaire basée sur l'actine contribue a�� mieux comprendre comment les cellules répondent à des stimulus lors de phénomènes comme la réponse inflammatoire ou la transformation cancéreuse. Je me suis servi d'un milieu de motilité reconstitué, composé d'actine, d'Arp2/3 et de trois autres protéines régulatrices de l'actine, pour étudier le mécanisme moléculaire de ce type de motilité cellulaire. Les résultats obtenus se placent à l'interface de trois disciplines: biomimétisme, biochimie et biophysique. J'ai développé et systématisé l'usage du milieu de motilité reconstitué. Mes travaux ont contribué à une meilleure compréhension du mécanisme moléculaire du branchement des filaments d'actine par le complexe Arp2/3. L'activité spécifique de protéines activatrices d'Arp2/3 immobilisés a été analysée, et j'ai apporté des preuves convaincantes pour un mécanisme de branchement auto catalytique par le bout barbé. J'ai apporté des indices forts pour l'incorporation du complexe Arp2/3 dans le filament mère lors du branchement. J'ai fourni des données compréhensives sur le jeu entre la densité de surface de N-WASp et le taux de coiffe qui ont permis de vérifier des modèles théoriques. En augmentant la viscosité du milieu, j'ai pu réalisér une étude de la relation force-vitesse du système jusqu'à 50 pN. J'ai caractérisé de nouveaux états intermédiaires dans la brisure de symétrie qui précède le mouvement polarisé.


  • Résumé

    The cytoskeleton allows cells to maintain their structural organization and to develop mechanical forces. This thesis is concerned with actin polymerization-based cell motility. This type of cell motility is a key element of many biological processes. It has a conserved mechanism relying on the Arp2/3 complex which increases local actin concentration by autocatalytic filament branching. Studying actin-based cell motility contributes to the understanding of how cells respond to stimuli in phenomenons such as the inflammatory response or cancerous transformation. I have used a reconstituted motility medium containing actin, Arp2/3 and three other actin regulating proteins to study the molecular mechanism of this type of cell motility. The results I have obtained are at the interface of three disciplines, biomimetism, biochemistry and biophysics. I have developed and systematized the use of the reconstituted motility medium. My work has contributed to a better understanding of the molecular mechanism of actin filament branching by the Arp2/3 complex. The specific activity of immobilized Arp2/3 activator proteins has been analyzed, and I have obtained convincing evidence for a barbed-end autocatalytic branching mechanism. I have obtained strong indications of the incorporation of Arp2/3 into the mother filament during branching. I have gathered comprehensive data on the interplay between N-WASp surface density and capping rate which has allowed to verify theoretical models. By increasing the medium viscosity, I have carried out a study of the force-velocity relationship for this system up to a force of 50 pN. I have characterized new intermediate states in the symmetry break which precedes polarized movement.

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Informations

  • Détails : 136 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.125-131.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)87
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