Thèse doctorat : Biochimie : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 148-196.

Thèse doctorat : Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie : Strasbourg 1 : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 26 p.

Thèse de doctorat : Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 172-190.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science agronomiques : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 197 réf.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [212]-236. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.SC.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 janvier 2005). Bibliogr.

Les assemblages dynamiques d'actine sont à l'origine de forces intracellulaires présentes tant dans les processus physiologiques que pathologiques comme l'invasion tumorale. Pour s'échapper du foyer primaire, les cellules néoplasiques étendent une protrusion grâce aux forces générées par polymérisation d'actine dirigée puis exercent des forces de traction via des câbles composés d'actine et de myosine. Le but de cet étude est de caractériser ces forces par micromanipulation. Dans une première partie, nous décrivons une étude préliminaire de la traction cellulaire par une expérience d'étirement uniaxial sur fibroblaste unique. Les forces générées par polymérisation d'actine font l'objet de la deuxième partie de ce travail. La bactérie Listeria monocytogenes a été largement utilisée comme modèle pour identifier les composants biochimiques de la polymérisation dirigée d'actine. Afin de mesurer directement les forces mises en jeu dans ce processus, nous avons développé une expérience de micromanipulation sur un système qui mime la propulsion de cette bactérie. Une comète croissant à partir d'une bille recouverte de protéine et fixée à un senseur de force est maintenue grâce à une micropipette. Nous appliquons à ce système des forces de traction ou de compression de plusieurs nanonewtons. Une sollicitation rapide nous permet de mesurer le module d'élasticité de la comète et la force d'adhésion entre la comète et la bille. La relation force vitesse du système est déterminée, par l'application d'une force constante, et expliquée à partir d'une analyse élastique qui permet de comprendre la robustesse d'un tel mouvement. Enfin la transition vers une instabilité dynamique de type stick-slip est mise en évidence en variant la vitesse imposée au système.

Les ostéoclastes sont des cellules multinucléées, responsables de la résorption osseuse. Quand ils sont déposés sur un substrat, des structures ponctuelles riches en actine, les podosomes, apparaissent et s'assemblent en clusters, anneaux ou ceinture. Nous avons étudié expérimentalement leur fonction et leur dynamique, depuis une population entière jusqu'à l'échelle d'un unique podosome. Sur une population de cellules, des mesures cinétiques montrent que la surface de la cellule A varie comme A ~ K2, où K est le nombre de noyaux ; ce résultat indique une forme aplatie. Par ailleurs, la mesure de quantités qui prennent en compte l'organisation spatiale de l'actine dans la cellule montre que l'organisation des podosomes ne dépend que du temps écoulé après différentiation, et non de K. Dans un seul ostéoclaste, l'observation d'un fort couplage entre l'étalement d'une cellule et la formation des podosomes nous a conduit a suggérer que les podosomes jouent un rôle important dans la mobilité des ostéoclastes. L'analyse de la migration d'ostéoclastes, ainsi que des forces appliquées sur le substrat, montre que la dynamique interne de l'actine dans la cellule est non seulement corrélée avec la migration cellulaire, mais la gouverne. Enfin, afin de comprendre la dynamique interne d'un podosome, nous avons amélioré le modèle de Biben et al. (2005), en prenant en compte d'une part, la polymérisation de l'actine, et d'autre part, la diffusion et la cinétique d'attachement de la gelsoline, une protéine responsable de la coupe des filaments d'actine. Nous montrons que les podosomes sont principalement gouvernés par la dynamique de l'actine, indépendamment de la concentration en gelsoline.

Thèse de doctorat : Biologie moléculaire : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 116-131.

Durant mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle central de l'ADF/cofiline, une protéine qui se lie au cytosquelette d'actine, décore spécifiquement les parties 'âgées' des filaments d'actine, diminue localement par un facteur 5 la rigidité du filament et provoque la fragmentation du filament à l'interface entre les sections nues et décorées. Dans ma première étude (Suarez et al., Current Biology, 2011), j'ai utilisé la microscopie à onde évanescente et une ADF/cofiline fluorescente pour démontrer que l'ADF/cofiline est un marqueur de l'état nucléotidique (ATP, ADP-Pi ou ADP) des sous-unités d'un filament d'actine en cours de polymérisation. De plus, l'ADF/cofiline, en accélérant la dissociation du phosphate inorganique (Pi), limite la taille du cap ATP/ADP-Pi du filament d'actine, sans toutefois le réduire à une taille zéro. Des analyses statistiques sur filaments isolés établissent une corrélation parfaite entre la densité de fixation de l'ADF/cofiline et son efficacité de fragmentation. Paradoxalement, l'efficacité de fragmentation est maximale pour une densité d'ADF/cofiline de 0.5. Ceci est confirmé par des analyses supplémentaires qui montrent que les sites de fragmentation du filament coïncident avec la position des frontières entre zones décorées et zones nues. Les conséquences de ce dernier résultat paradoxal sont l'objet de ma seconde étude (McCullough et al., 2011, Biophysical Journal). En combinant différentes sources d'ADF/cofilines (vertébré et levure) et d'actines (vertébré et levure), nous montrons, sur les quatre couples actine-ADF/cofiline possibles, qu'il existe une très forte corrélation entre (1) l'efficacité de fragmentation (qui dépend de la combinaison entre actine et ADF/cofiline) et (2) la déformation du filament, mesurée à la frontière entre zone décorée et zone nue. Au cours de ma troisième étude (Reymann et al., Molecular Biology of the Cell, 2011), nous montrons que le mécanisme de fragmentation ADF/cofiline-dépendant, établi à l'échelle d'un filament isolé, peut s'appliquer aussi à l'échelle d'une comète d'actine qui comporte un réseau complexe de filaments. Mon travail de thèse a montré que le mode d'action de l'ADF/cofiline se situe à l'intersection entre mécanismes microscopiques et macroscopiques, d'une part, et entre chimie et physique, d'autre part. Les caractéristiques microscopiques des interactions de cette protéine avec un filament d'actine isolé sont fondamentales pour expliquer des évènements macroscopiques, comme la fragmentation de filaments ou de structures complexes. D'autre part, nous avons montré comment les propriétés chimiques de l'ADF/cofiline modifient les propriétés physiques locales du filament et conduisent à la fragmentation. L'ADF/cofiline a un rôle central pour l'intégration de mécanismes physico-chimiques, à l'échelle microscopique, afin d'assurer un comportement cohérent à l'échelle de la cellule.