Systematic assessment of the role of Dynein regulators in oriented cell divisions by live RNAi screen in a novel vertebrate model of spindle orientation

par Maria Florencia Di Pietro

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire

Sous la direction de Xavier Morin.

Soutenue le 23-09-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Institut de biologie de l'école normale supérieure (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Gho.

Le jury était composé de Yohanns Bellaiche.

Les rapporteurs étaient Monica Gotta, Marina Mapelli.

  • Titre traduit

    Analyse systématique du rôle des régulateurs de Dyneine dans les orientations de divisions cellulaires par crible RNAi en temps réel dans un nouveau modèle d'orientation du fuseau mitotique dans des cellules humaines


  • Résumé

    L'orientation du fuseau mitotique joue un rôle essentiel dans le choix du destin cellulaire et dans l'homéostasie des tissus. Dans certains contextes, l'orientation du fuseau est contrôlée par le complexe moléculaire LGN, dont la localisation sous-corticale détermine le site de recrutement du moteur dyneine, lequel exerce des forces sur les microtubules astraux pour orienter le fuseau. Chez les vertébrés la régulation moléculaire de ce processus est cependant peu caractérisée. Nous avons décidé de chercher de nouveaux régulateurs de l'orientation du fuseau chez les vertébrés. Avec cet objectif, j'ai développé un modèle d'orientation du fuseau spécifiquement contrôlé par le complexe LGN. Avec ce modèle, j'ai réalisé un crible RNAi en évaluant 110 candidats incluant des moteurs moléculaires pour leur fonction dans l'orientation du fuseau. Notamment, ce crible a révélé que les régulateurs de la dyneine sont inégalement requis pour orienter le fuseau. De plus, entre les sous-unités de la dynactine, j'ai trouvé que la protéine du capping de l'actine, CAPZ-B, est un régulateur majeur de l'orientation du fuseau. La caractérisation de la fonction de CAPZ-B in vitro a révélé que CAPZ-B contrôle l'orientation du fuseau en régulant les complexes dyneine et dynactine ainsi que la dynamique des microtubules du fuseau, indépendamment de son rôle comme modulateur de l'actine. Finalement, nous avons démontré que CAPZ-B régule l'orientation planaire du fuseau in vivo dans le neuroépithelium. Je pense que mes travaux vont contribuer à la compréhension de la fonction de la dyneine dans l'orientation du fuseau chez les vertébrés, ouvrant la voie pour de nouvelles recherches dans le domaine.


  • Résumé

    Mitotic spindle orientation is involved in cell fate decisions, tissue homeostasis and morphogenesis. In many contexts, spindle orientation is controlled by the LGN molecular complex, whose subcortical localization determines the site of recruitment of the dynein motor which exerts forces on astral microtubules orienting the spindle. In vertebrates, there is missing information about the molecules regulating the formation of the complex and those working downstream of it. This prompted us to screen for new regulators of vertebrate spindle orientation. For this, I developed a novel model of spindle orientation specifically controlled by the LGN complex. Using this model, I performed a live siRNA screen testing 110 candidates including molecular motors for their function in spindle orientation. Remarkably, this screen revealed that specific dynein regulators contribute differentially to spindle orientation. Moreover, I found that an uncharacterized member of the dynactin complex, the actin capping protein CAPZ-B, is a strong regulator of spindle orientation. Analyses of CAPZ-B function in cultured cells showed that CAPZ-B regulates spindle orientation independently of its classical role in modulating actin dynamics. Instead, CAPZ-B controls spindle orientation by modulating the localization/activity of the dynein/dynactin complexes and the dynamics of spindle microtubules. Finally, we demonstrated that CAPZ-B regulates planar spindle orientation in vivo in the chick embryonic neuroepithelium. I expect that my work will contribute to the understanding of dynein function during vertebrate spindle orientation and will open the path for new investigations in the field.

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