Régulation de la dynamique d'assemblage de l'actine

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Dans les cellules, l’actine s’assemble en filaments de façon très contrôlée, pour composer des réseaux d’architectures diverses (cortex, lamellipode, filopode…), qui engendrent les déformations et les mouvements nécessaires à de nombreux processus cellulaires (motilité, division, endocytose, trafic…). Les protéines qui se lient à l’actine jouent un rôle clé en contrôlant comment, quand et où les monomères d’actine s’assemblent en filaments. Comprendre ces mécanismes moléculaires est une tâche difficile, en particulier lorsque plusieurs actions sont présentes au sein d’une même protéine, ou au sein d’un complexe protéique. De plus, de nouveaux effets peuvent émerger de la combinaison de plusieurs protéines. Notre premier objectif est de décortiquer ces actions régulatrices biochimiques, au niveau des réactions individuelles.

Le cytosquelette d’actine générant et transmettant des forces dans les cellules et les tissus, la mécanique joue ici un rôle important. Il est de plus en plus clair que le cytosquelette permet aussi à une cellule de sentir son environnement physique, et il pourrait être directement impliqué dans la conversion d’informations mécaniques en signaux chimiques. Cependant, on ne sait presque rien des mécanismes élémentaires responsables de la mécano-sensibilité de l’actine. Notre but est de comprendre comment les contraintes mécaniques modifient la dynamique de l’actine et l’action de ses protéines régulatrices.

Pour comprendre les mécanismes chimiques et mécaniques élémentaires qui régulent l’assemblage de l’actine, il est essentiel de faire des expériences sur des filaments individuels. Nous avons développé pour cela une approche microfluidique, qui permet d’observer et de manipuler des filaments individuels, en combinaisons avec différentes techniques de microscopie et des pinces optiques. Nous pouvons ainsi observer les filaments tout en modifiant leur environnement chimique, et leur appliquer une tension allant jusqu’à quelques picoNewton.

Nous sommes constamment en train d’améliorer notre approche expérimentale microfluidique. Nous l’avons déjà utilisée pour élucider divers phénomènes comme l’hydrolyse de l’ATP dans les filaments, l’action de la profiline au bout barbé, l’apparition de pauses lors de la dépolymérisation des filaments, la synergie entre Spire et formine et bout barbé, et la mécano-sensibilité de la formine.

Sélection de publications

ADF/cofilin accelerates actin dynamics by severing filaments and promoting their depolymerization from both ends.
Hugo Wioland, Berengere Guichard, Yosuke Senju, Sarah Myram, Pekka Lappalainen, Antoine Jegou & Guillaume Romet-Lemonne
Current Biology 27: 1956-67 (2017)
pdf (open access)

Oxidation of F-actin controls the terminal steps of cytokinesis.
Stéphane Frémont, Hussein Hammich, Jian Bai, Hugo Wioland, Kerstin Klinkert, Murielle Rocancourt, Carlos Kikuti, David Stroebel, Guillaume Romet-Lemonne, Olena Pylypenko, Anne Houdusse & Arnaud Echard
Nature Communications 8:14528  (2017)
[PDF (open access)]

Single Filaments to Reveal the Multiple Flavors of Actin.
Antoine Jégou & Guillaume Romet-Lemonne
Biophysical Journal 110(10) 2238 (2016)
[PDF (open access)]

Formin and capping protein together embrace the actin filament in a ménage à trois
Shashank Shekhar, Mikael Kerleau, Sonja Kühn, Julien Pernier, Guillaume Romet-Lemonne, Antoine Jégou & Marie-France Carlier
Nature Communications 4:8730 (2015)
[PDF (open access)]

Mechanotransduction down to individual actin filaments.
Romet-Lemonne G, Jégou A.
Eur J Cell Biol. 92(10-11):333-8. Review. (2013)
Abstract

Formin mDia1 senses and generates mechanical forces on actin filaments.
Jégou A, Carlier MF, Romet-Lemonne G.
Nature Communications 4:1883 (2013)
Abstract

Individual Actin Filaments in a Microfluidic Flow Reveal the Mechanism of ATP Hydrolysis and Give Insight Into the Properties of Profilin.
Jégou A, Niedermayer T, Orbán J, Didry D, Lipowsky R, Carlier MF, Romet-Lemonne G.
PLoS Biol. 9(9): e1001161 (2011)
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