Approches biomimétiques des changements de formes cellulaires : Impact des propriétés de la membrane et des réseaux d'actine

Biomimetic approaches of cell shape changes : Impact of membrane and actin network properties

• Auteur / Autrice : Rogério Lopes dos santos
• Direction : Clément Campillo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 17/07/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuèle Helfer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Bertin, Julien Heuvingh, Christophe Le Clainche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélie Bertin, Julien Heuvingh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microdomaines membranaires

Membrane artificielle

Actines

Mots clés libres

Domaines lipidiques,

Réseau d’actine

Vésicules Unilamellaires Géantes

Nanotubes de membrane

Lipid domains

Actin network

Giant Unilamellar Vesicles

Membrane nanotubes

Résumé

Les processus biologiques tels que la migration, le trafic intracellulaire et la division nécessitent un remodelage des membranes cellulaires. Ces changements de forme reposent sur l'action du cytosquelette d'actine qui polymérise à la surface de ces membranes. Les mécanismes physiques de déformation des membranes par l'actine restent à élucider. Pour ce faire, j'utilise un système minimal in vitro dont la composition et l'environnement biochimique sont contrôlées. J'utilise deux modèles membranaires : des nanotubes, dont je sonde par AFM les propriétés mécaniques, et des GUVs sur lesquels je reconstitue des réseaux d'actine. Je montre l'effet de la composition membranaire et de la structure du réseau sur les déformations de membranes induites par l'actine. Enfin, j'ai développé un système basé sur des GUVs comportant des domaines lipidiques permettant de contrôler le site de polymérisation d'actine, permettant un nouveau degré de contrôle sur ces systèmes biomimétiques.

Biological processes such as migration, intracellular trafficking and division require remodelling of cell membranes. These shape changes are based on the action of the actin cytoskeleton which polymerizes on the surface of these membranes. The physical mechanisms of membrane deformation by actin remain to be elucidated. To do this, I use a minimal in vitro system whose composition and biochemical environment are controlled. I use two membrane models: nanotubes, whose mechanical properties I probe by AFM, and GUVs on which I reconstitute actin network. I show the effect of membrane composition and network structure on actin-induced membrane deformations. Finally, I developed a system based on GUVs with lipid domains to control the site of actin polymerization, allowing a new degree of control over these biomimetic systems.