Understanding the mechanisms underlying force transmission during epithelial cell division

par Diana Pinheiro

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire et Moléculaire

Sous la direction de Yohanns Bellaïche et de Claudio E. Sunkel.

Soutenue le 19-09-2016

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universidade do Porto , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Génétique et Biologie du Développement (laboratoire) .

Le jury était composé de Raphaël Voituriez, Michel Gho, René Marc Mège.

Les rapporteurs étaient Carl-Philipp Heisenberg, Magali Suzanne.

  • Titre traduit

    Analyse des mécanismes moléculaires de transmission des forces mécaniques lors la division cellulaire


  • Résumé

    Au sein d'un tissu épithélial la division cellulaire doit être couplée à la formation de nouvelles jonctions intercellulaires entre les futures cellules-filles, afin de préserver l'intégrité du tissu et maintenir son adhésion et polarité. Chez les vertébrés et les invertébrés, lors de la constriction de l'anneau contractile les jonctions assemblées entre la cellule en division et ses voisines est remodelé. Concomitamment, la myosine non-musculaire II (MyoII) s'accumule dans les cellules voisines y produit la force nécessaire pour juxtaposer les membranes de la cellule en division, définissant ainsi la longueur de la future jonction formée entre les cellules-filles. Dans le cadre de mes travaux de doctorat, j'ai cherché à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents au dialogue entre les cellules épithéliales pendant la division. J'ai montré que chaque division cellulaire est associée à un processus de mécano-transduction qui contrôle la dynamique de la MyoII dans les cellules voisines. Les forces produites par l'anneau contractile allongent localement la membrane des voisines diluant ainsi la concentration d'E-Cadhérine (E-Cad). En retour, cette réduction locale d'E-Cad, couplée à la contractilité intrinsèque des cellules voisines, génère des flux auto-organisés d'actine et myosine, qui conduisent à l'accumulation de MyoII dans les cellules voisines. En montrant que la cytocinèse épithéliale est une source endogène de contraintes mécaniques, mon travail définit un nouveau mécanisme de mécano-transduction qui coordonne les dynamiques d'actine et myosine dans les cellules en division et leurs voisines, et qui est permet de plus le remodelage des jonctions adhérentes.


  • Résumé

    During epithelial cytokinesis, the remodelling of adhesive cell-cell contacts between the dividing cell and its neighbours has profound roles in the integrity, the arrangement and morphogenesis of proliferative tissues. In both vertebrates and invertebrates, this remodelling requires the activity of non-muscle Myosin II (MyoII) in the interphasic cells neighbouring the dividing cells. However, the mechanisms coordinating cytokinesis and MyoII activity in the neighbours are unknown. Here, we found that, in the Drosophila notum epithelium, each cell division is associated with a mechano-sensing and transmission event controlling MyoII dynamics in the neighbours. We established that the ring pulling forces promote local junction elongation, resulting in a decrease of E-Cadherin (E-Cad) concentration at the ingressing adherens junction (AJ). In turn, the local reduction of E-Cad concentration and the contractility of the neighbouring cells promote self-organized actomyosin flows, ultimately leading to MyoII accumulation at the base of the ingressing AJ. While mechano-sensing has been extensively studied in the context of AJ reinforcement to stabilize the adhesive cell-cell contacts, we propose an alternative mechano-sensing mechanism able to coordinate actomyosin dynamics between epithelial cells and to sustain AJ remodelling in response to mechanical forces.

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