Régulation des microtubules chez les animaux multicellulaires

(Conduit lab)

 

Chef d’équipe :

Paul Conduit, PhD
Institut Jacques Monod
CNRS – Université de Paris
15 rue Hélène Brion
75013 Paris
France

tel: 01 57 27 80 95

paul.conduit@ijm.fr

 

Nous étudions la façon dont le cytosquelette des microtubules est régulé au sein de la Drosophila. Nous nous intéressons particulièrement à la nucléation des microtubules par les γ-tubulin ring complexes (γ-TuRCs) et d’autres protéines associées aux microtubules. Nous examinons différents types de cellules, en utilisant des cellules en division et des neurones comme deux exemples extrêmes de la façon dont les microtubules doivent être régulés de manière différentielle pour atteindre des objectifs différents.

 

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Objectif de la recherche

Nous voulons acquérir une compréhension fondamentale de la façon dont la nucléation des microtubules est régulée spatio-temporellement dans le contexte d’animaux multicellulaires. Nous nous intéressons particulièrement à la manière dont les mécanismes de régulation de la formation et de l’organisation des microtubules varient selon les types de cellules.

 

Arrière-plan

Les microtubules sont des polymères dynamiques qui font partie du cytosquelette de la cellule. Ils forment une variété spectaculaire de tableaux à travers différents types de cellules et stades de développement. Par exemple, pendant la division cellulaire, les microtubules sont disposés dans le fuseau mitotique, qui sépare les chromosomes dupliqués de manière égale entre les cellules filles. Dans les neurones matures, cependant, les microtubules sont disposés en réseaux polarisés qui traversent les axones et les dendrites. Ces réseaux sont nécessaires pour le soutien structurel, la croissance des neurites et le transport des molécules entre le corps cellulaire et les terminaisons des neurites. Toutes les cellules utilisent la même machinerie fondamentale pour générer et organiser les microtubules, alors comment différentes cellules forment-elles des réseaux de microtubules aussi différents?

 

Programme de recherche

Nous abordons cette question en étudiant la régulation moléculaire des γ-tubulin ring complexes (γ-TuRCs), qui modélisent et catalysent la formation de microtubules de novo. Les γ-TuRC sont recrutés et activés à des sites spécifiques au sein des cellules afin de générer de nouveaux microtubules au bon endroit et au bon moment. Ces sites comprennent les centres d’organisation des microtubules (MTOC), tels que les centrosomes pendant la mitose ou le Golgi dans les fibroblastes en migration, les côtés de microtubules préexistants ou des régions spécialisées du cytoplasme, telles que le cytosol entourant la chromatine mitotique. Une fois générés, les moteurs moléculaires peuvent faire glisser les microtubules les uns contre les autres ou même guider la direction de la croissance des microtubules. Les microtubules peuvent également être stabilisés par des modifications post-traductionnelles ou par la liaison d’autres protéines. Bien que n’étant pas un objectif du laboratoire, nous nous intéressons également à ces processus post-nucléés car, collectivement, ils sont importants pour la formation correcte des réseaux de microtubules.

 

Principaux domaines de recherche actuellement au sein du laboratoire

  • Étude des mécanismes moléculaires régulant le recrutement et l’activation des γ-TuRC dans différents MTOC
  • Comprendre comment la formation et la polarité des microtubules sont régulées dans les neurones.

 

Méthodologie

Nous utilisons principalement la drosophile comme système modèle animal multicellulaire in vivo. Nous combinons une manipulation précise du génome, une imagerie cellulaire avancée fixe et vivante et des tests biochimiques pour sonder la régulation moléculaire des microtubules et l’effet de leur mauvaise régulation dans les cellules.

 

Impacter

Nos travaux ont des implications pour le cancer et les maladies neurodégénératives, car les γ-TuRC ont été identifiés comme des cibles anticancéreuses potentielles et les microtubules font partie d’une réponse importante lors d’un stress neuronal.

 

Financement

ATIP-Avenir

Fondation Bettencourt-Schueller

Université de Paris

 

Sélection de publications

Tovey CA, Tsuji C, Egerton A, Bernard F, Guichet A, de la Roche M, Conduit PT*. (2021). Auto-inhibition of Cnn binding to γ-TuRCs prevents ectopic microtubule nucleation and cell division defects. JCB. 10.1083/jcb.202010020.

 

Mukherjee A, Brooks P, Bernard F, Guichet A, Conduit PT*. (2020). Microtubules originate asymmetrically at the somatic Golgi and are guided via Kinesin2 to maintain polarity within neurons. eLife. 2020;9:e58943. [link]

 

Mukherjee A and Conduit PT*. (2019). γ-TuRCs (quick guide). Current Biology. [link]

 

Tovey CA, Tubman CE, Hamrud E, Zhu Z, Dyas AE, Butterfield AN, Fyfe A, Johnson E, Conduit PT*. (2018). γ-TuRC heterogeneity revealed by analysis of Mozart1. Current Biology 28, 2314-2323. [link]

 

Tovey CA and Conduit PT*. (2018). Microtubule nucleation by γ-tubulin complexes and beyond. Essays in Biochemistry. DOI: 10.1042/EBC20180028 [link]