Régulation de la nucléation des microtubules

Paul CONDUIT

Nous voulons acquérir une compréhension fondamentale de la manière dont la nucléation des microtubules est régulée spatio-temporellement dans le contexte des animaux pluricellulaires.

Nous sommes particulièrement intéressés par la façon dont les mécanismes régulant la formation et l’organisation des microtubules varient entre les types de cellules, y compris dans les cellules en division et les neurones.

Mots-clés : Microtubules, division cellulaire, neurones, gamma-tubuline, g-TuRC, MTOC, centrosome, drosophile

+33 (0)157278095    paul.conduit(at)ijm.fr     @PaulConduit

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.

 

Background

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.

Impact

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.

Chef⋅fe d’équipe

  • Paul CONDUIT, Chercheur, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B

Membres

  • Isabelle BECAM, Enseignant Chercheur, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B
  • Adria CHORRO SATORRA, Ingénieur technicien, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B
  • Abir ELFARKOUCHI, Doctorant, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B
  • Akila MERAH, Chercheur, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B
  • Anaelle TAIEB, Ingénieur technicien, CONDUIT LAB
    01 57 27 80 95, bureau 457B

Pour contacter un membre de l’équipe par mail : prenom.nom@ijm.fr

Publications 

Augmin-ting dendritic branching through microtubule nucleation. (2024). Journal of Cell Science, 137(9), e137_e0901.
Mukherjee, A., Jeske, Y. A., Becam, I., Taïeb, A., Brooks, P., Aouad, J., Monguillon, C., & Conduit, P. T. (2024). γ-TuRCs and Augmin are required for the development of highly branched dendritic arbors in Drosophila. Journal of Cell Science, jcs.261534. https://doi.org/10.1242/jcs.261534
Conduit, P. (2024). Building the centrosome: PLK-1 controls multimerization of SPD-5. Journal of Cell Biology, 223(4), e202403003. https://doi.org/10.1083/jcb.202403003
Zhu, Z., Becam, I., Tovey, C. A., Elfarkouchi, A., Yen, E. C., Bernard, F., Guichet, A., & Conduit, P. T. (2023). Multifaceted modes of γ-tubulin complex recruitment and microtubule nucleation at mitotic centrosomes. Journal of Cell Biology, 222(10), e202212043. https://doi.org/10.1083/jcb.202212043
Cunningham, N. H. J., Bouhlel, I. B., & Conduit, P. T. (2022). Daughter centrioles assemble preferentially towards the nuclear envelope in Drosophila syncytial embryos. Open Biology, 12(1), 210343. https://doi.org/10.1098/rsob.210343
Tovey, C. A., Tsuji, C., Egerton, A., Bernard, F., Guichet, A., de la Roche, M., & Conduit, P. T. (2021). Autoinhibition of Cnn binding to γ-TuRCs prevents ectopic microtubule nucleation and cell division defects. The Journal of Cell Biology, 220(8), e202010020. https://doi.org/10.1083/jcb.202010020
Alvarez-Rodrigo, I., Steinacker, T. L., Saurya, S., Conduit, P. T., Baumbach, J., Novak, Z. A., Aydogan, M. G., Wainman, A., & Raff, J. W. (2019). Evidence that a positive feedback loop drives centrosome maturation in fly embryos. ELife, 8, e50130. https://doi.org/10.7554/eLife.50130
Tovey, C. A., Tubman, C. E., Hamrud, E., Zhu, Z., Dyas, A. E., Butterfield, A. N., Fyfe, A., Johnson, E., & Conduit, P. T. (2018). γ-TuRC Heterogeneity Revealed by Analysis of Mozart1. Current Biology, 28(14), 2314-2323.e6. https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.05.044
Conduit, P. T. (2016). Microtubule organization: A complex solution. Journal of Cell Biology, 213(6), 609–612. https://doi.org/10.1083/jcb.201606008

 

Revues

Mukherjee, A., Brooks, P. S., Bernard, F., Guichet, A., & Conduit, P. T. (2020). Microtubules originate asymmetrically at the somatic golgi and are guided via Kinesin2 to maintain polarity within neurons. ELife, 9, e58943. https://doi.org/10.7554/eLife.58943
Mukherjee, A., & Conduit, P. T. (2019). γ-TuRCs. Current Biology, 29(11), R398–R400. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.04.013
Tovey, C. A., & Conduit, P. T. (2018). Microtubule nucleation by γ-tubulin complexes and beyond. Essays in Biochemistry, 62(6), 765–780. https://doi.org/10.1042/EBC20180028

 

Preprint

Zhu, Z., Tovey, C. A., Yen, E. C., Bernard, F., Guichet, A., & Conduit, P. T. (2022). Multifaceted modes of γ-tubulin complex recruitment and microtubule nucleation at mitotic centrosomes. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2022.09.23.509043
Mukherjee, A., & Conduit, P. T. (2021). γ-TuRCs are required for asymmetric microtubule nucleation from the somatic Golgi of Drosophila neurons. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.09.24.461707

Antoine Guichet, Susan Lea, Emmanuel Derivery, Françoise Ochsenbein

Impulscience, Fondation Bettencourt-Schueller

FRM – team label

ANR project grant

IDex, Université Parix Cité

21.11.2023 : Prix Impulscience 2023

Nous recrutons actuellement des postdocs pour étudier la nucléation des microtubules dans les neurones – veuillez contacter Paul Conduit directement.