Le rôle des bactéries est primordial partout dans la nature. Pensons seulement aux impacts qu’elles ont sur la santé humaine. Pour être en mesure de jouer leur rôle dans l’environnement, plusieurs bactéries ont besoin de se déplacer vers des sites spécifiques. Le moyen de locomotion le plus commun est le moteur flagellaire. Pour se propulser, les bactéries flagellaires possèdent un (ou des) moteur rotatif ancré dans leur membrane. Ce moteur transmet sa rotation à un long filament en forme d’hélice se trouvant à l’extérieur de la bactérie via un joint universel se nommant le crochet. Ce moteur fut l’un des premiers moteurs rotatifs biologiques à être découvert. De plus, un grand nombre d’études ont montré l’importance du moteur flagellaire durant les infections bactériennes. Ainsi, il a fait l’objet d’études intensives depuis plusieurs décennies. La vaste majorité de ces études ont toutefois été effectuées dans des milieux simples qui ne représentent qu’une infime partie des milieux biologiques naturels. En effet, les bactéries se déplacent souvent dans des milieux anisotropes, où les propriétés physiques dépendent de la direction. Par exemple, le mucus se trouvant un peu partout dans le corps humain, le liquide synovial qui lubrifie nos articulations, la peau et les biofilms sont tous des milieux qui peuvent être anisotropes et où les bactéries prolifèrent. Cette thèse par article présente les résultats obtenus durant notre étude de la motilité des bactéries flagellaires en milieux anisotropes. Puisque les milieux biologiques naturels sont difficiles à manipuler en laboratoire, un milieu synthétique a d’abord été choisi afin de mimer les propriétés de ces milieux. Deux types de milieux anisotropes ont été testés, les cristaux liquides (LCs) 5CB et DSCG. Seul le LC DSCG a été retenu puisque les bactéries ne peuvent pas pénétrer le LC 5CB. Pour créer le LC DSCG, des molécules sont dissoutes dans l’eau. À faible concentration, le milieu est isotrope, et à haute concentration le milieu devient anisotrope (un LC). Dans un premier temps, la vitesse et l’orientation du corps des bactéries ont été observées en faisant passer le LC DSCG de la phase isotrope à la phase anisotrope. Ces mesures ont d’abord confirmé que, dans un milieu anisotrope, les bactéries se déplacent en ligne droite et renverse leur mouvement plutôt que d’effectuer une marche aléatoire comme dans des milieux isotropes. L’observation du comportement bactérien a également démontré la présence d’une zone de prétransition dans les solutions isotropes de DSCG. À ces concentrations de DSCG, les molécules commencent à s’organiser sous forme de bâtonnets. Cette organisation explique pourquoi les bactéries deviennent collantes (via la force de déplétion), et pourquoi la viscosité augmente dans la zone de prétransition. Pour comprendre comment les bactéries peuvent renverser leur mouvement dans des milieux anisotropes, les filaments ont également été étudiés. Ces observations ont démontré que, durant le change de direction de la bactérie, le crochet n’est plus capable de jouer son rôle de joint universel et se bloque momentanément, permettant ainsi de changer l’orientation du filament. Cette réorientation du filament permet non seulement le renversement du mouvement de la bactérie dans le LC, mais également la réorientation du filament dans d’autres milieux comme dans des milieux poreux. Ce constat agrémenté de résultats provenant de la littérature nous permet de croire que le crochet bloqué est un phénomène universel se produisant dans tous les milieux. Pour terminer, la microscopie à champ sombre par guidage de lumière ainsi qu’une technique de microrhéologie seront exposées. Ces techniques ont été utilisées durant la caractérisation de la zone de prétransition. Tout au long de ce travail, il sera également souligné en quoi notre approche multidisciplinaire a été bénéfique. / Bacteria play an essential role in nature. We can simply think of their impact on human health to convince ourselves. To be able to play their role in the environment, bacteria often need to reach specific locations. The most common bacterial locomotion system is the flagellar motor. To propel themselves, the flagellated bacteria possess one (or few) rotary motor anchored in their membrane. This motor transfers its rotation to a long helical filament located outside the bacterium thanks to a universal joint called the hook. This motor was the first biological rotary motor discovered. Furthermore, several studies have shown the importance of the flagellar motor during bacterial infections. Thus, it has been the subject of intensive studies for several decades. Most of these studies, however, have been conducted in simple media that represent only a small fraction of natural biological environment. Indeed, bacteria often move in anisotropic media, where the physical properties depend on the direction. For example, mucus found throughout the human body, synovial fluid that lubricates our joints, skin and biofilms are all media that can be anisotropic and where bacteria proliferate. This thesis by article presents our study of the motility of flagellar bacteria in anisotropic media. Since natural biological media are difficult to manipulate in the laboratory, a synthetic medium was first chosen to mimic the properties of natural anisotropic media. Two types of anisotropic media were tested, the liquid crystals (LCs) 5CB and DSCG. Only the LC DSCG has been used since bacteria cannot penetrate the LC 5CB. To create the DSCG LC, molecules of disodium cromoglycate (DSCG) are dissolved in a water-based solvent. At low concentration, the medium is isotropic, and at high concentration the medium becomes anisotropic (a LC). First, the speed and the orientation of the body of the bacteria were recorded while changing the concentration of the DSCG LC to bring the solution from the isotropic phase to the anisotropic phase. These measurements first confirmed that, in an anisotropic environment, the bacteria move in a straight line and reverse their movement rather than performing a random walk as in isotropic media. Observation of bacterial behavior also demonstrated the presence of a pretransition zone in isotropic solutions of DSCG. At these concentrations of DSCG, the molecules begin to organize into rods. This organization explains why bacteria become sticky (via the depletion force), and why the viscosity increases in the pretransition zone. To understand how bacteria can reverse their motion in anisotropic media, the filaments have also been studied. These observations have shown that during the change of direction of the bacteria, the hook is no longer a universal joint and momentarily locks, thus changing the orientation of the filament. This reorientation of the filament does not only reverse the movement of the bacteria in the LC, but it also triggers the reorientation of the filament in other media as in porous media. This observation, supplemented by results from literature, suggests that the blocked hook is a universal phenomenon occurring in all environments. Finally, light-guided dark field microscopy and a microrheological technique will be exposed. These techniques were used during the characterization of the pretransition zone. Throughout this work, it will also be highlighted how our multidisciplinary approach has been beneficial.

La perte de l’intégrité et de la perméabilité sélective de la barrière endothéliale est un évènement précoce dans la séquence des lésions oxydatives responsables de l’athérosclérose, de l’hypertension et de l’épanchement de cellules cancéreuses durant la dissémination métastatique. Nous avons déjà démontré que la phosphorylation de la Ser283 de la tropomyosine-1 (Tm1) par la DAPK1, en aval de la voie ERK1/2, est nécessaire à la formation de fibres de stress dans les cellules endothéliales exposées aux stress oxydant. La perméabilité endothéliale et la migration transendothéliale de carcinomes du côlon ont été mesurées par des essais de perméabilité et de migration en chambre de Boyden. L’usage d’ARNi et des formes sauvages et mutantes de la Tm1 ont permis de démontrer que la phosphorylation de la Tm1 est un évènement clé nécessaire dans les mécanismes de protection contre la dysfonction endothéliale lorsque l’endothélium est soumis à un stress oxydant. / Loss of endothelial cell integrity and selective permeability barrier is an early event in the sequence of oxidant-mediated injury and may result in atherosclerosis, hypertension, and facilitation of transendothelial migration of cancer cells during metastasis. We already showed that phosphorylation of tropomyosin-1 (Tm1) at Ser283 by DAPK1, downstream of the ERK1/2 pathway, is necessary to stress fibers formation in endothelial cells in response to oxidative stress. Endothelial permeability and transendothelial migration of colon cancer cells were evaluated by Boyden chamber assays. Use of siRNA and wild-type and mutated forms of Tm1 provide evidence indicating that phosphorylation of Tm1 is a key event required inside protection mechanism against endothelial barrier dysfunction associated with oxidative stress injury.

Au cours de la cryoconservation, le spermatozoïde subit d'importants dommages. Ces dommages prennent la forme de perte de motilité ainsi que de dommages sous-létaux à différents niveaux. Parmi ces derniers certains effets cryo-capacitants sont de plus en plus documentés. Ils contribuent à diminuer la durée de vie et à réduire le pouvoir fécondant du spermatozoïde cryoconservé. Au cours de cette étude, nous avons étudié le comportement de quatre marqueurs spécifiques de compartiments subcellulaires différents suite à la cryoconservation du sperme humain. La protéine P34H, l'a-tubuline, l'acrosine et les phosphotyrosines représentaient respectivement, la membrane plasmique, le cytosquelette, la matrice acrosomale (via l'entrée de calcium) et les voies de signalisation intracellulaires. Chaque marqueur a été étudié avant et après cryoconservation. Une perte de 50% de la protéine P34H, une augmentation de détection de 200% de l'a-tubuline, une activation de la pro-acrosine en sa forme active, la p-acrosine, et une augmentation de la phosphorylation de deux protéines en leurs résidus tyrosine ont été observées. De plus, l'augmentation de détection de l'a-tubuline s'est révélée proportionnelle au temps d'entreposage dans l'azote liquide, une différence significative étant présente dès 15 semaines d'entreposage. À la lumière de ces résultats, il apparaît évident que la cryoconservation du sperme humain est associée à des cryo-dommages sous-létaux prenant place dans différents compartiments de cette cellule hautement spécialisée. Ces dommages contribuent certainement à la perte de pouvoir fécondant observée dans le sperme cryoconservé.

Pour lutter efficacement contre une attaque, l’organisme est doté d’un système immunitaire lui permettant de reconnaître le danger et de se défendre contre celui-ci. Les lymphocytes T jouent le rôle de chef d'orchestre de la réponse immunitaire, organisant l'activité des autres cellules nécessaires à la défense contre les infections. Pour accomplir ce rôle, les cellules T sont dotées d’une forte mobilité, leur permettant ainsi de circuler constamment dans diverses régions de l’organisme et d’y établir de nombreuses interactions.<p><p>Durant ce travail, nous nous sommes intéressé aux mécanismes moléculaires responsables de la motilité des cellules T. En particulier, nous avons investigué le rôle de la protéine S100A4, dont l’expression a été démontrée au sein de cellules T, dans la motilité de ces cellules ainsi que son implication dans l’inflammation. La protéine S100A4 est connue pour son implication dans la motilité de divers types cellulaires tels que les fibroblastes, les macrophages ou encore les cellules cancéreuses. En outre, S100A4 est capable d’interagir avec de nombreuses protéines cruciales pour la migration cellulaire telles que la myosine-IIA, l’actine, la tropomyosine, la rhotékine, les septines 2,6 et 7, CCN3 ou encore la transglutaminase 2.<p><p>Nous avons montré que des souris déficientes pour S100A4 ne présentent aucune modification majeure au niveau des cellules T situées dans le thymus ou en périphérie. Nous avons observé que la protéine S100A4 est principalement exprimée par les cellules T mémoires effectrices des populations de LT CD4+ ou CD8+. Cependant, la présence de la protéine ne semble pas requise pour la migration in vitro des LT mémoires. De plus, des expériences d’infections bactériennes par Listeria monocytogenes nous ont permis de démontrer que la réponse immunitaire mémoire des cellules T n’est pas affectée par l’absence de S100A4. En outre, la différenciation in vitro de cellules T CD4+ naïves en diverses sous-populations effectrices n’est pas modifiée suite à l’absence de la protéine dans les cellules. Finalement, nous avons étudié l’implication de la protéine S100A4 dans le développement de maladies immunitaires impliquant la migration de cellules T. Nos modèles d’intérêts ont été la colite et l’encéphalomyélite auto-immunitaire expérimentales. La protéine S100A4 n’est pas cruciale pour l’induction de ces deux pathologies, puisque son absence ne modifie pas leur développement.<p><p>Notre étude démontre clairement que la protéine S100A4 n’est pas requise pour la motilité des cellules T. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le mouvement cellulaire est organisé par des processus moléculaires qui couplent la dynamique de la membrane plasmique à celle du cytosquelette d'actine, pour engendrer des protrusions cellulaires. Pour analyser le lien fonctionnel entre ces processus et le comportement motile qui en résulte, j'ai utilisé une approche biomimétique. J'ai mis au point une méthode rapide d'électrogonflement de liposomes géants unilamellaires, que j'ai fonctionnalisés avec la protéine N-WASP. Cette protéine catalyse la formation d'un réseau de filaments branchés par le complexe Arp2/3 au bord avant des cellules motiles. Les liposomes, placés dans un milieu reconstitué contenant l'actine, Arp2/3 et les protéines de régulation du treadmilling, sont déformés par la polymérisation insertionnelle de l'actine et se propulsent in vitro. J'ai montré que les liposomes adoptent un régime de propulsion soit continu, soit saltatoire périodique, la transition entre les deux régimes étant contrôlée par la concentration de Arp2/3. Les résultats établissent que le complexe Arp2/3 est le partenaire de N-WASP responsable de l'interaction entre la membrane et les filaments au cours de la réaction de branchement. Cette interaction est transitoire et détermine l'équilibre ségrégation-diffusion de N-WASP dans la bicouche lipidique et la formation d'un réseau cohésif de filaments branchés. Le modèle physique que nous proposons selon lequel l'équilibre ségrégation-diffusion de NWASP est contrôlé par les paramètres cinétiques du cycle catalytique de branchement, reproduit quantitativement les profils de densité de surface de NWASP observés expérimentalement.

Les bactéries magnétotactiques (MTB) représentent un groupe de bactéries diverses sur le plan phylogénétique, morphologique et physiologique et elles ont la capacité de s'orienter grâce au champ géomagnétique terrestre afin de trouver leurs conditions optimales de développement. Ce comportement remarquable est appelé le magnétotactisme. Les connaissances actuelles de la formation des magnétosomes et du magnétotactisme sont basées principalement sur l'étude des souches magnetospirilla d'eau douce. Au cours de cette thèse, j'ai participé à l'annotation et réalisé des analyses génomiques, physiologiques et génétiques des deux MTB marines. Mes résultats ont révélé un mécanisme d'adaptation de la souche magnetospirillum QH-2 à l'habitat intertidal et des voies métaboliques (autotrophie,- fixation de l'azote, transport du fer) ainsi que des mécanismes de détection environnementaux distincts des magnétospirilla d'eau douce. La souche marine ovoïde MO-1 possède un génome composé de fortes proportions de gènes avec des origines possibles de gamma-(23,6 %), delta-(16,8 %), alpha-(13,2 %) et bêta- (9,1 %) protéobactéries. Cette constatation suggère que MO-1 est un ancêtre fossile ou une nouvelle sous-classe des Proteobacteria. J'ai caractérisé le comportement magnétoctatique de la souche MO-1 et montré que le magnétotactisme est bénéfique et même essentiel pour la croissance des MTB. Par ailleurs, j'ai caractérisé des glycoprotéines essentielles pour la structure et la fonction de l'appareil flagellaire de MO-1. L'ensemble de ces résultats contribue à notre compréhension de la diversité et l'évolution des MTB, ainsi que l'importance environnementale du magnétotactisme. / Magnetotactic bacteria (MTB) consist of a phylogenetically, morphologically and physiologically diverse group of gram-negative bacteria. They have the unique capacity of synthesizing magnetic crystal enveloped with membrane, referred to as magnetosomes, which allow the bacteria swimming along magnetic fields lines (magnetotaxis) to seek optimal oxygen concentration with maximal efficiency. Current knowledge of magnetosome formation and magnetotaxis mainly steams from the study of freshwater magnetospirillum strains. In this thesis, I participated to the expert annotation and performed genomic, physiological and genetic analyses of two marine MTB. I revealed the adaptation of marine magnetospirillum strain QH-2 to the intertidal habitat and metabolic pathways (autotrophy, N2-fixation, iron-transport) and environmental sensing mechanism distinct from those of the freshwater magnetospirilla. In addition, the genome of the marine ovoid strain MO-1 is composed of high proportions of genes with possible origins of gamma- (23.6%), delta- (16.8%), alpha- (13.2%) and beta- (9.1%) proteobacteria. This finding suggests that MO-1 is either a fossil ancestor or a new subclass of the Proteobacteria. I characterized the magnetotactic behavior of the strain MO-1 and showed that magnetotaxis is beneficial and even essential for the growth of MTB. In addition, I carried out proteomic and biochemical studies of glycol-proteins being components of the MO-1 flagellar apparatus or possibly serving as lubricants for the flagellar motor. Together these results contribute to our understanding of the diversity and evolution of MTB as well as the environmental significance of magnetotaxis.

Les cils et les flagelles sont des organites cellulaires très conservés qui assurent des fonctions essentielles. Chez l'Homme, les défauts d'assemblage des cils et des flagelles conduisent à de multiples pathologies, les ciliopathies. Afin de comprendre comment se forment et fonctionnent les cils, j'ai analysé la fonction de deux nouveaux gènes identifiés comme cible des facteurs de transcription de ciliogenèse RFX. Tout d'abord je me suis focalisée sur le gène CCDC151, évolutivement conservé dans les espèces possédant des cils motiles. J'ai pu montrer que CCDC151 est impliquée dans le transport dépendant de l'IFT des bras de dynéine chez les animaux et qu'elle est nécessaire à la perception sensorielle chez la drosophile. Par ailleurs, j'ai également montré que cette protéine possède des fonctions cellulaires additionnelles puisqu'elle est requise pour l'orientation correcte des plans de division cellulaire et qu'elle est impliquée dans la régulation de la taille du cil primaire chez les mammifères. Je me suis ensuite intéressée au gène LRRC48 également conservée dans les espèces possédant des cils motiles. Cette protéine est nécessaire à la motilité des flagelles de spermatozoïdes et des cils des neurones sensoriels en 9+0 et dans la réponse auditive chez la drosophile. De plus LRRC48 est indispensable au développement des vertébrés puisque son absence chez le poisson zèbre conduit à l'hydrocéphalie, des kystes rénaux et des défauts de motilité des cils. Elle est également essentielle à la biogenèse de l'oreille dans cet organisme.En conclusion, il s'agit de deux nouveaux acteurs de la ciliogenèse potentiellement impliqués dans les pathologies ciliaires chez l'Homme / Cilia are highly conserved structures found from protozoa to mammals where they play essential physiological and developmental functions and cilia dysfunction leads to various syndromes in humans known as ciliopathies. To understand cilia formation and function, I performed functional analysis of two new target genes of the RFX ciliogenic transcription factors. First, I focused on CCDC151 that is evolutionary conserved in motile ciliated species. I showed that CCDC151 is involved in the control of IFT-dependent dynein arm assembly in animals and required for geotaxis behavior of adult flies. In zebrafish, depletion of Ccdc151 leads to left-right asymmetry defects and kidney cysts, two phenotypes resulting from impaired ciliary beating. However, I also showed that CCDC151 is also implicated in other cellular functions in vertebrates as it is involved in proper orientation of cell divisions and implicated in the regulation of primary cilium length in mammalian cells. In a second part, I studied LRRC48 that is also conserved in species with motile cilia. I showed that this protein is essential for motility of flagellar spermatozoids and for motility of the 9+0 sensory cilia as well as in the auditory response in drosophila. In zebrafish, morpholinos induced depletion of this protein leads to hydrocephaly, kidney cysts, inner ear abnormalities and cilia motility defects. Moreover this protein is also required for inner ear biogenesis in the model. In conclusion, these two genes are essential for ciliogenesis and they are new candidate genes potentially implicated in human ciliary diseases

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. / During my thesis, I have studied the pivotal role of ADF/cofilin, a protein that binds to the actin cytoskeleton, specifically decorates ‘old' actin filament parts, decreases by a factor of 5 the local filament rigidity and triggers filament fragmentation at boundaries between decorated and non-decorated filament sections. In my first study (Suarez et al., Current Biology, 2011), I have used evanescent wave microscopy and labeled ADF/cofilin to demonstrate that ADF/cofilin is a marker of the nucleotide state (i.e. ATP, ADP-Pi or ADP) associated with the actin sub-units in actively polymerizing filaments. In addition, because ADF/cofilin accelerates inorganic phosphate (Pi) release, the size of the ATP/ADP-Pi cap is diminished, although it cannot be reduced to zero. Fragmentation events frequency, determined from a thorough analysis of a population of single filaments decorated with labeled ADF/cofilin, is perfectly correlated with the binding density of ADF/cofilin on filaments. However, the maximal severing efficiency is obtained for half ADF/cofilin density. This paradoxical result is confirmed by analysis showing that severing sites are mainly associated with boundaries between decorated and bare actin filament sections. In consequence, in a second paper (McCullough et al., Biophysical Journal, 2011), I have took part in the study of actin filament deformation in relation with severing efficiency. Using different ADF/cofilin (vertebrate and yeast) and actin (vertebrate and yeast), we have shown that filament deformation at the boundary between bare and ADF/cofilin-decorated filament sections (which depends on the ADF/cofilin/actin combination) and severing are highly correlated. During my third study, (Reymann et al., Molecular Biology of the Cell, 2011), we established that stochastic dynamics, discovered at the molecular level for single filaments (or bundles of them), is also relevant to describe the macroscopic fragmentation of a comet tail consisting of hundreds of thousands filaments. I have shown that ADF/cofilin activity is at the crossroad between macroscopic and microscopic systems, on one hand, and physics and chemistry, on the other hand. The characteristics of microscopic interactions of ADF/cofilin with a single filament are fundamental to understand the macroscopic dynamics of a fragmenting comet. In addition, we have established how the binding of ADF/cofilin (chemistry) controls the mechanical properties of the filament (physics) before fragmentation. ADF/cofilin is essential in the integration of physical and chemical mechanisms at the microscopic level, to ensure consistent behavior at the cell scale.

DICTYOSTELIUM DISCOIDEUM EST UN ORGANISME UNICELLULAIRE SE NOURRISSANT PAR PHAGOCYTOSE DE MICROORGANISMES ET ENDOCYTOSE DE PHASE FLUIDE. ELLE EST CAPABLE DE MIGRATION SUR UN SUBSTRAT, PAR EMISSION DE PROTRUSIONS SUR LE FRONT CELLULAIRE AVANT, ET PAR RETRACTION DU FRONT ARRIERE. LA MOTILITE EST LIEE A L'ADHERENCE DES CELLULES SUR LE SUBSTRAT, SIEGE DE LA TRANSMISSION DES FORCES EXERCEES PAR LA CELLULE. SOUMISE A UNE FORCE DE CISAILLEMENT HYDRODYNAMIQUE, DICTYOSTELIUM SE DEPLACE DANS LE SENS DU FLUX. NOUS AVONS ETUDIE LES MECANISMES BIOCHIMIQUES MIS EN JEU EN REPONSE A LA FORCE OU A L'ETALEMENT. NOUS AVONS ANALYSER LE COMPORTEMENT DE CELLULES SAUVAGES ET DE MUTANTS D'INVALIDATION, A L'ECHELLE DE LA CELLULE ET DU BORD CELLULAIRE. NOUS MONTRONS PLUSIEURS RESULTATS. LE CALCIUM LIBRE EXTRACELLULAIRE AUGMENTE LA VITESSE DE MIGARTION DES CELLULES ET LEUR SENSIBILITE AUX FORCES. CECI EST DU A UNE AUGMENTATION DE LA DYNAMIQUE DES BORDS CELLULAIRES, LES PROTRUSIONS ETANT PLUS GRANDES ET LES RETRACTIONS PLUS EFFICACES. IL Y A DES OSCILLATIONS DES BORDS CELLULAIRES, AVEC DES PERIODES PROPRES DIFFERENTES A L'AVANT ET A L'ARRIERE DE LA CELLULE. CES PERIODES NE DEPENDENT NI DE LA CONCENTRATION NI DU TYPE CELLULAIRE. LE CALCIUM AUGMENTE LA CINETIQUE ET LA REGULARITE DE L'ETALEMENT, EN AGISSANT SUR LA POLYMERISATION D'ACTINE. L'ETALEMENT NE DEPEND QUE DE LA POLYMERISATION D'ACTINE ET DE L'EMISSION DE PROTRUSIONS, TANDIS QUE LES RETRACTIONS NE PEUVENT EXISTER SANS MYOSINE 2. ENFIN, LES PROTEINES G ET LES RECETEURS A L'IP3 SONT IMPLIQUES DANS LA SIGNALISATION CALCIQUE.

Nous étudions dans cette thèse l'influence de la protéine VASP sur la dynamique et les propriétés mécaniques des réseaux d'actine à l'origine de la motilité cellulaire. Dans une première partie, nous utilisons un système biomimétique du mouvement constitué de billes. Incubées dans un mélange minimal de protéines soutenant la polymérisation, ces billes forment un réseau d'actine appelé " comète " les propulsant vers l'avant, semblable à celui qui sous-tend la membrane du front de migration des cellules en mouvement. Grace à des formes mutantes de VASP, nous explorons la contribution à son activité des domaines qui la composent. Dans nos conditions, nous montrons également que VASP agit au travers d'un mécanisme de coopération avec le complexe Arp2/3 qui est à l'origine de la formation des réseaux d'actine. Enfin, nous étudions les modalités de recrutement de VASP par les activateurs de la famille WASP/WAVE en mutant les sites potentiels de recrutement de VASP. Dans une seconde partie, nous nous intéressons, en collaboration avec deux équipes de recherche, au rôle de VASP dans la mécanique des réseaux d'actine. Nous caractérisons en rhéologie couplée à des observations en microcopie confocale les mécanismes moléculaires de VASP dans la réorganisation de l'architecture des réseaux d'actine, en lien avec leurs propriétés mécaniques, puis, nous étudions en AFM par nano indentation l'augmentation de rigidité des réseaux d'actine formés en présence de VASP.