Biomimétisme du mouvement cellulaire : cytosquelette d'actine, de MSP (Major Sperm protéin) et de ParM

Mimicking cell movement : study of actin, MSP (Major sperm Protein) and ParM cytoskeletons

• Auteur / Autrice : Léa Trichet
• Direction : Cécile Sykes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interfaces Physique - Biologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouvement cellulaire

Moteurs moléculaires

Protéines des microfilaments

Molécules d'adhérence cellulaire

Escherichia coli

Cinétique

Cytosquelette

Division cellulaire

Actines

Résumé

Cette thèse s'intéresse à trois types différents de cytosquelette impliqués dans la locomotion et la division cellulaires : les cytosquelettes d'actine, de MSP (Major Sperm Protein) et de ParM, dont l'organisation des éléments constitutifs en assemblées macromoléculaires génère des mouvements à grande échelle. L'approche développée repose sur l'utilisation de systèmes minimaux afin de comprendre les paramètres biochimiques et physiques mis enjeu. L'utilisation de ces systèmes expérimentaux dits biomimétiques, et la comparaison du résultat des expériences aux modèles théoriques, permet de discriminer les paramètres les plus pertinents pour décrire ces mouvements. La première partie s'intéresse au cytosquelette d'actine des cellules eucaryotes dans un système biomimétique fait de gouttes d'huile reconstituant la fluidité de la membrane cellulaire. Nous montrons que l'effet global de VASP, molécule présente au niveau du front de migration et des adhésions cellulaires, est d'affaiblir l'attachement entre le réseau d'actine et les activateurs de la polymérisation. Ceci souligne l'importance, dans le contrôle de la motilité par polymérisation de l'actine, de la dynamique de l'attachement du cytosquelette à la membrane cellulaire et du mouvement des activateurs de polymérisation. La seconde partie présente les premières étapes de caractérisation de la machinerie de polymérisation du cytosquelette non conventionnel de MSP, qui assure la migration des spermatozoïdes du ver nématode C. Elegans. La création de la simulation du cytosquelette de ParM, responsable chez Escherichia colide la ségrégation des plasmides R1 avant la division, est exposée dans la dernière partie.

This thesis is a study of three different types of cytoskeleton involved in cell migration and division: actin, MSP (Major Sperm Protein) and ParM cytoskeletons. In all three cases, the organization of molecular components into macromolecular assemblies generates large scale movements. The approach used in this thesis involves simplified in vitro Systems, which allow for the controlled study of the biochemical and physical parameters involved in cytoskeleton-based processes. The results obtained with these biomimetic Systems, in conjunction with the comparison with theoretical predictions, enable us to determine which parameters are most relevant. In the first part of this manuscript, we study the eukaryotic actin cytoskeleton using an oil-water interface as a substrate to mimic the fluid properties of the cell membrane. We show that the effect of VASP, a molecule présent at the leading edge of the cell and at adhesion sites, is to decrease the anchoring of the actin cytoskeleton to the cell membrane. This study shows that the dynamics of attachment of the cytoskeleton and the movement of actin polymerization activators on the membrane are key elements controlling actin based movement. The second part presents preliminary results concerning the identification of molecules involved in the polymerization of the non conventional MSP cytoskeleton, which drives the migration of the C. Elegans sperm cells. The third part of this thesis deals with the creation of a simulation of the ParM cytoskeleton, required for R1 plasmid segregation in Escherichia coli before the division of the bacterium.