Les kinésines constituent une famille protéique convertissant l'énergie d'hydrolyse de l'ATP en un travail mécanique permettant un déplacement de l'enzyme le long des microtubules. Chez l'homme, une quarantaine de kinésines sont actuellement recensées et 13 d'entre elles sont nommées kinésines mitotiques en raison de leurs implications essentielles au bon déroulement de la Mitose. La protéine MKLP-1, kinésine de la sous-famille 6, est l'une de ces kinésines mitotiques. In vivo, elle s'associe à la protéine MgcRacGAP (protéine activatrice de petites protéines G) pour former un complexe hétérotétramérique : le « centralspindlin complex ». Ce complexe est un élément important de la régulation de la cytokinèse et participe notamment à la formation du « corps intermédiaire » durant la division cellulaire. MKLP-1 possède à la différence des autres kinésines, une large insertion de 80 acides aminés dans la boucle L6 de son domaine moteur ; cette insertion est une caractéristique unique des kinésines de la sous-famille 6 (MKLP-2, MPP1...). Afin de sonder le rôle de la boucle L6 au cours des processus catalytiques, j'ai effectué la caractérisation enzymatique du domaine moteur sauvage de MKLP1 et d'un mutant où la boucle native L6 est remplacée par la boucle L6 de la kinésine conventionnelle KHC (5 acides aminés). J'ai aussi réalisé un criblage de chimiothéques sur l'activité ATPasique du domaine moteur. J'ai ainsi pu mettre en évidence un nouvel inhibiteur de la reconnaissance kinésine/tubuline. De plus, pour éclaircir les mécanismes mis en jeu par le « centralspindlin complex » dans l'agrégation des microtubules, j'ai entrepris pour différentes constructions de MKLP-1 et de MgcRacGAP, l'étude de leurs profils d'interactions avec la tubuline. J'ai ainsi pu établir un modèle de fixation du « centralspindlin complex » avec les microtubules.

Cytokinesis involves constriction of the cell at the equator. Without decreasing in volume, a spherical cell requires a net increase in the surface area during this constriction. The constriction is driven by formation of an actomyosin contractile ring, and the surface increase by addition of membrane during the formation of the cleavage furrow. Both events depend on the central spindle microtubules at the midzone of the spindle and, in particular, on the centralspindlin protein complex. The communication between the central spindle microtubules and the actomyosin ring involves binding of a GAP and a GEF for RhoA to the centralspindlin kinesin Pavarotti/MKLP1. However, it is still unclear which molecular machinery connects the mitotic spindle to membrane trafficking during cleavage furrow ingression. ARF6 is a member of the ARF family of small GTPases, and previous studies suggest that it is an important regulator of membrane trafficking through the endocytic pathway, and cortical Actin remodelling. I generated an arf6 null mutant in Drosophila. arf6 null mutants survive to adulthood without obvious morphological defects, indicating that ARF6 is not required for Drosophila somatic development. However, ARF6 is required for cytokinesis in Drosophila spermatocytes. The centralspindlin kinesin Pavarotti, identified as an ARF6 interactor in a Yeast-2-Hybrid assay, binds ARF6 in GST pulldowns, and interacts genetically with the arf6 mutant. ARF6 localizes to the plasma membrane and a population of early and recycling endosomes. During cytokinesis, ARF6 is enriched on recycling endosomes at the central spindle. arf6 mutants form a cleavage furrow during cytokinesis, which later regresses. Cytokinesis in arf6 mutant spermatocytes lacks the rapid plasma membrane expansion observed during normal divisions. The results of this study suggest that ARF6 might promote rapid recycling of endosomal membrane stores at the central spindle to the plasma membrane during cytokinesis. ARF6 might be recruited to the central spindle via its interaction with Pavarotti, and act as part of the molecular link between the central spindle cytoskeleton and the rapid plasma membrane addition necessary for cytokinesis. Für die Ansicht der quick-time-Movies mit der Endung "avi" ist die Installation des "Apple QuickTime-Players" erforderlich.

Dans le but de déterminer le rôle des Rho GTPases et de leurs régulateurs dans les cellules hématopoïétiques, une analyse des niveaux d’expressions de 300 gènes codant pour des protéines impliquées dans les voies de signalisation dépendantes de Rho a été faite à partir d’échantillons de patients atteints de leucémies de type T-ALL. Il a ainsi pu être mis en évidence qu’un groupe de gènes incluant notamment RacGAP1, Ect2, Citron et ARHGAP19 variaient parallèlement. A l’exception de ARHGAP19, ces gènes avaient une fonction connue au cours de la mitose. Il a donc été entrepris de caractériser ARHGAP19 qui, d’après les banques de données, est spécifique du système hématopoïétique, et pour laquelle aucune fonction n’avait encore été déterminée.Afin de déterminer la fonction biologique de GAP19, un anticorps a été généré. Cet outil nous a permis de montrer que l’expression de la protéine est régulée au cours du cycle cellulaire et que sa localisation varie au cours de la mitose. Par ailleurs, nous avons montré que GAP19, joue un rôle essentiel dans le changement de forme des lymphocytes en mitose, la ségrégation des chromatides sœurs et le recrutement membranaire des effecteurs de RhoA au cours de la mitose. Nous avons aussi mis en évidence le mécanisme par lequel GAP19 permet le changement de forme dans les lymphocytes.Nous avons aussi montré que GAP19 est phosphorylée par CDK1 sur deux résidus présents dans la partie C-Terminale. Afin de mettre en évidence le rôle de ces phosphorylations, nous avons généré des cellules Kit225 transfectées avec des plasmides pour les formes non-phosphorylables de la protéine. Ceci nous a permis de mettre en évidence que la phosphorylation des résidus T404 et T476 permet la localisation cytoplasmique de GAP19 en début de mitose. Nous avons aussi pu observer lors de l’anaphase la formation de ponts de chromatines, ainsi qu’une augmentation significative de cellules multinucléées. Par ailleurs, nous avons procédé à des expériences de cytogénétique et d’immunofluorescence afin de déterminer, si les ponts de chromatines avaient pour origine soit des défauts de condensation de la chromatine, soit un stress réplicatif.Enfin, un possible modèle de la protéine ARHGAP19 a été généré et des simulations de dynamiques moléculaires réalisées afin de comprendre le rôle des phosphorylations par CDK1 a un niveau structurel. / In an attempt to understand the role of Rho GTPases and their regulators in hematopoietic cell lines, expression levels of 300 genes were analyzed for proteins involved in Rho dependent signaling pathways from patients with T-ALL leukemia.It was shown that a group of genes consisting of RacGAP1, Ect2 and Citron varied concomitantly. With the exception of ARHGAP19, all already had a known function during mitosis. Consequently, it was decided to characterize ARHGAP19, which according to databases is specific of hematopoietic cell lines, and whose function was unknown. In order to determine the biological function of ARHGAP19, a specific antibody has been generated. This allowed us to demonstrate that the level of expression of the protein vary during the cell cycle and its localization varies during mitosis. In addition, we have shown that ARHGAP19 plays a central role in regulating cell shapes changes, sister chromatids segregation and RhoA effectors membrane recruitment during mitosis. We have also shown that this occurs by a previously undescribed pathway involving RhoA-ROCK-Vimentin.Finally, we have demonstrated that ARHGAP19 is a substrate of CDK1. It is phosphorylated on two residues located in the C-Terminal region of the protein. For investigating the role of these phosphorylations, we have generated Kit225 cell lines transfected with plasmids coding for the non-phosphorylable forms of the protein. This allowed us to show that phosphorylation of residue T404 and T476 are involved preventing GAP19 recruitment at the equatorial cell cortex during mitosis.In addition, we have observed the formation of chromatin bridges, as well as an increase in multinucleated cells. Thus, we have performed cytogenetic experiments for determining if chromatin bridges are due to chromosome condensation defects, or replicative stress. Finally, a possible tertiary structure of ARHGAP19 has been created de novo, and molecular dynamics simulations were generated in order to understand the role of these phosphorylations by CDK1 at a structural level.

Cytokinesis involves constriction of the cell at the equator. Without decreasing in volume, a spherical cell requires a net increase in the surface area during this constriction. The constriction is driven by formation of an actomyosin contractile ring, and the surface increase by addition of membrane during the formation of the cleavage furrow. Both events depend on the central spindle microtubules at the midzone of the spindle and, in particular, on the centralspindlin protein complex. The communication between the central spindle microtubules and the actomyosin ring involves binding of a GAP and a GEF for RhoA to the centralspindlin kinesin Pavarotti/MKLP1. However, it is still unclear which molecular machinery connects the mitotic spindle to membrane trafficking during cleavage furrow ingression. ARF6 is a member of the ARF family of small GTPases, and previous studies suggest that it is an important regulator of membrane trafficking through the endocytic pathway, and cortical Actin remodelling. I generated an arf6 null mutant in Drosophila. arf6 null mutants survive to adulthood without obvious morphological defects, indicating that ARF6 is not required for Drosophila somatic development. However, ARF6 is required for cytokinesis in Drosophila spermatocytes. The centralspindlin kinesin Pavarotti, identified as an ARF6 interactor in a Yeast-2-Hybrid assay, binds ARF6 in GST pulldowns, and interacts genetically with the arf6 mutant. ARF6 localizes to the plasma membrane and a population of early and recycling endosomes. During cytokinesis, ARF6 is enriched on recycling endosomes at the central spindle. arf6 mutants form a cleavage furrow during cytokinesis, which later regresses. Cytokinesis in arf6 mutant spermatocytes lacks the rapid plasma membrane expansion observed during normal divisions. The results of this study suggest that ARF6 might promote rapid recycling of endosomal membrane stores at the central spindle to the plasma membrane during cytokinesis. ARF6 might be recruited to the central spindle via its interaction with Pavarotti, and act as part of the molecular link between the central spindle cytoskeleton and the rapid plasma membrane addition necessary for cytokinesis. Für die Ansicht der quick-time-Movies mit der Endung "avi" ist die Installation des "Apple QuickTime-Players" erforderlich.