La division asymétrique et le cytosquelette acto-myosine

par Dureen Samandar Eweis

Projet de thèse en Biologie cellulaire

Sous la direction de Julie Plastino.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Complexité du vivant , en partenariat avec PhysicoChimie (laboratoire) et de Institut Curie (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    La première division de l'embryon du nématode Caenorhabditis elegans est un exemple classique de division asymétrique. Il a permis une avancée majeure dans la compréhension du rôle du cortex d'actomyosin dans la brisure de symétrie et la polarisation cellulaire, ainsi que du rôle des microtubules astraux dans le positionnement du fuseau mitotique. Alors que de nombreuses espèces de nématodes subissent également une première division embryonnaire asymétrique, nous avons montré que les mouvements intra-cellulaires pouvaient être très différents de C. elegans. Notamment, dans certaines espèces la contractilité du cortex est extrêmement prononcée, alors que les mouvements typiques du fuseau mitotique sont absents. Nous avons également caractérisé une espèce parthénogénétique, dans laquelle l'absence de fécondation ne permet pas d'expliquer la rupture de symétrie qui initie la contractilité du cortex d'acto-myosin. Avec ce projet, nous examinerons comment la division asymétrique est maintenue au cours de l'évolution des nématodes. Nous explorerons l'interconnection entre la dynamique de l'actomyosine et des microtubules durant la première division cellulaire embryonnaire. Nous faisons l'hypothèse que des mécanismes compensatoires ont émergés au cours de l'évolution entre le cytosquelette d'actomyosine et les microtubules, permettant de maintenir la division asymétrique sur de long temps évolutif. Notre objectif principal est de décrypter les mécanismes physiques qui sont à la base d'un des principes fondamentaux de la biologie du développement. Notre étude mettra en lumière les propriétés conservées et divergentes du cytosquelette – mécaniques et moléculaires- permettant une division cellulaire asymétrique, révélant la diversité des solutions retenues au cours de l'évolution pour résoudre une grande fonction cellulaire.

  • Titre traduit

    Asymmetric Cell Division and the Acto-Myosin Cytoskeleton


  • Résumé

    The first division of the Caenorhabditis elegans embryo is a classic example of asymmetric cell division, and much has been learned from this model concerning the role of the acto-myosin cortex in symmetry breaking and polarity establishment, and the role of astral microtubules in spindle positioning. Although they undergo similar asymmetric divisions, nematode embryos from other genera appear to be lacking many of the key characteristics observed for Caenorhabditis, including stereotypical spindle movements and cortex behavior. Additionally in parthenogenetic species, which develop without fertilization, the initial cue for symmetry breaking is unknown. In this project, we will determine how asymmetric division is achieved in three nematode species evolutionarily distant from C. elegans, including a parthenogenetic species. We will characterize the actin cytoskeleton in these embryos, evaluate cortical flows and properties, measure rheological properties of the cytoplasm and perturb cytoskeleton dynamics via laser ablations and drug treatments. We will further perform comparative biochemistry of actin-binding proteins and gene replacement experiments in C. elegans in order to understand how different protein activities are related to phenotypes. Results of this study will reveal the mechanical and molecular principles of the cytoskeleton for achieving asymmetric cell division, revealing the richness of solutions provided by evolution to solve a cell biology problem