Janvier 2019 : Comment le contexte geométrique et mécanique affecte le désassemblage des filaments d’actine

Dans un article récemment paru dans P.N.A.S., les chercheurs de l’équipe « régulation de la dynamique d’assemblage de l’actine » à l’Institut Jacques Monod montrent comment le désassemblage biochimique des filaments d’actine peut être régulé par leur contexte physique.

Les filaments d’actine forment dans les cellules un ensemble de réseaux variés, qui sont responsables de nombreuses fonctions importantes. Ces réseaux de filaments sont dynamiques, et doivent être assemblés et désassemblés de façon contrôlée. C’est principalement la tâche des protéines de la famille ADF/cofiline, qui se lient aux côtés des filaments pour les fragmenter, et qui favorisent ensuite la dépolymérisation de ces fragments de filaments. Nos connaissances de ce mécanisme moléculaire proviennent d’expériences in vitro, et souvent de l’observation de filaments individuels d’actine. Dans ces expériences, les filaments sont généralement librement suspendus en solution, ce qui est très différent du contexte cellulaire où les filaments sont interconnectés et soumis à diverses forces (de tension ou de courbure, par exemple). Grâce à un montage microfluidique développé au laboratoire, nous avons étudié comment ces contraintes mécaniques et géométriques appliquées aux filaments affectent l’action de l’ADF/cofiline. Nous avons montré que les filaments courbés sont plus faciles à rompre, tandis que l’application d’une tension n’a quasiment pas d’effet. De façon frappante, nous observons que les filaments interconnectés sont fragmentés beaucoup plus efficacement par l’ADF/cofiline. L’explication vient du fait, déjà connu, que l’ADF/cofiline modifie localement l’hélicité des filaments auxquels elle se lie. Nous montrons qu’en conséquence, en se liant à un filament qui est maintenu entre deux points d’attache, la cofiline lui applique une contrainte de torsion qui rend sa fragmentation jusqu’à 100 fois plus rapide. Nous montrons également que cet effet à des conséquences spectaculaires sur des réseaux de filaments fortement interconnectés, tels qu’on peut les rencontrer dans les cellules. Nos résultats montrent comment le contexte physique modifie l’action biochimique d’une protéine régulatrice agissant sur les filaments d’actine, et comment cela peut moduler leur activité au sein des cellules vivantes.

Contact : Guillaume Rommet-Lemonne, équipe "Régulation de la dynamique d'assemblage de l'actine".

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