Le cytosquelette de microtubule (MT) est essentiel dans de nombreux processus cellulaire. Il est notamment impliqué dans le trafic intracellulaire, la division cellulaire, la modification et le maintien de la forme de la cellule. En fonction du type cellulaire ou de son état de différenciation, les réseaux de MTs vont adopter des architectures différentes. Ces organisations sont définies par des contraintes géométriques intracellulaires et l'activité moléculaire de nombreuses protéines associées aux MTs (MAPs). Parmi ces protéines, des membres de la famille des MAP65s ont été identifiés. In vitro, elles forment des ponts entre les MTs pour les organiser en faisceaux. Le but de mon travail de thèse a été d'étudier in vitro le rôle de MAP65s dans l'auto-organisation d'un réseau de faisceaux de MTs. Dans un premier temps, j'ai mis au point un système biomimétique utilisant la technique de " micro-patterning " qui imposent une géométrie d'assemblage pour les MTs dans des limites qui se rapprochent de celles observées dans les cellules. Cette méthode permet de contrôler précisément l'assemblage des MTs à partir de zones dont les formes, la taille et la distribution des unes par rapport aux autres sont définies. Pour valider cette technique, j'ai reconstitué des réseaux qui miment des architectures cellulaires (i.e modules du fuseau mitotique). Dans un deuxième temps j'ai étudié le rôle de MAP65s dans l'auto-organisation de réseaux de faisceaux de MTs, et plus particulièrement l'étape de co-alignement entre MTs dynamiques et dispersés. J'ai montré que MAP65-1 de plante et son orthologue chez la levure, Ase1, diminuent fortement la longueur de persistance de MTs isolés ou organisés en faisceaux. Cet assouplissement leur permet de se déformer et donc de se co-aligner pour former des faisceaux lorsqu'ils se rencontrent à des angles de rencontre élevés. L'augmentation de flexibilité est du à l'interaction du domaine de liaison de MAP65-1/Ase1 avec la lattice des MTs. Ces résultats suggèrent que la diminution de la rigidité des MTs contrôle dans les cellules l'issue des évènements des rencontres entre MTs. De façon plus générale, la modulation des propriétés mécaniques des MTs par des MAPs représente un nouveau mécanisme pour réguler la plasticité des réseaux de MTs dans les cellules eucaryotes.

Le cytosquelette de microtubule (MT) est essentiel dans de nombreux processus cellulaire. Il est notamment impliqué dans le trafic intracellulaire, la division cellulaire, la modification et le maintien de la forme de la cellule. En fonction du type cellulaire ou de son état de différenciation, les réseaux de MTs vont adopter des architectures différentes. Ces organisations sont définies par des contraintes géométriques intracellulaires et l'activité moléculaire de nombreuses protéines associées aux MTs (MAPs). Parmi ces protéines, des membres de la famille des MAP65s ont été identifiés. In vitro, elles forment des ponts entre les MTs pour les organiser en faisceaux. Le but de mon travail de thèse a été d'étudier in vitro le rôle de MAP65s dans l'auto-organisation d'un réseau de faisceaux de MTs. Dans un premier temps, j'ai mis au point un système biomimétique utilisant la technique de « micro-patterning » qui imposent une géométrie d'assemblage pour les MTs dans des limites qui se rapprochent de celles observées dans les cellules. Cette méthode permet de contrôler précisément l'assemblage des MTs à partir de zones dont les formes, la taille et la distribution des unes par rapport aux autres sont définies. Pour valider cette technique, j'ai reconstitué des réseaux qui miment des architectures cellulaires (i.e modules du fuseau mitotique). Dans un deuxième temps j'ai étudié le rôle de MAP65s dans l'auto-organisation de réseaux de faisceaux de MTs, et plus particulièrement l'étape de co-alignement entre MTs dynamiques et dispersés. J'ai montré que MAP65-1 de plante et son orthologue chez la levure, Ase1, diminuent fortement la longueur de persistance de MTs isolés ou organisés en faisceaux. Cet assouplissement leur permet de se déformer et donc de se co-aligner pour former des faisceaux lorsqu'ils se rencontrent à des angles de rencontre élevés. L'augmentation de flexibilité est du à l'interaction du domaine de liaison de MAP65-1/Ase1 avec la lattice des MTs. Ces résultats suggèrent que la diminution de la rigidité des MTs contrôle dans les cellules l'issue des évènements des rencontres entre MTs. De façon plus générale, la modulation des propriétés mécaniques des MTs par des MAPs représente un nouveau mécanisme pour réguler la plasticité des réseaux de MTs dans les cellules eucaryotes. / The microtubule (MT) cytoskeleton is essential for many cell processes, such as the intracellular trafficking, the cell division, and the cell morphogenesis. Depending on the cell type or on its differentiation state, the MT networks will adopt different architectures. These organizations are defined by intracellular geometric constraints and the regulation of the acticity of many MT associated proteins (MAPs). Among these proteins, we get a particular interest in MAP65s family that crosslink MTs to organize them into bundles. The aim of my thesis was to study in vitro the role of MAP65s in the self-organization of MT bundles in particular networks. As a first step, I developed a biomimetic system using the micro-patterning procedure which imposes a MT assembly geometry within limits close to those observed in cells. This method allows to precisely control the MT assembly from micro-patterns with define shape, size and spatial distribution. In order to validate this technic, I reconstituted MT networks which mimic cellular architecture (i.e mitotic spindle modules). In a second time, I studied the role of major MT cross-linkers that are members of the MAP65 family in the formation of MT bundles, particularly the step of MT co-aligment after encountering of dynamic growing MTs. I found that plant MAP65-1 and its yeast ortholog, Ase1, lower the global rigidity of single MTs and MT bundles. This increase in MT flexibility is directly caused by interactions between the MAP65 MT-binding domain and the MT lattice. These data suggest that MT softening by MAP65 controls the issue of MT encounters, so that self-organized ordered MT bundles are formed in living cells. In a more general way, the modulation of MT mechanical propreties by MAPs represent a new mecanism to regulate MT networks plasticity in eukaryote cells.

Les virus géants sont un groupe de virus ADN double brin caractérisés par une taille géante du virion et du génome, et un répertoire de gènes qui comprend environ 450 à 2500 gènes prédits. Une proportion importante de ces gènes (jusqu'à 93%) sont des 'ORFans', ou codent pour des protéines de fonction inconnue. Acanthamoeba polyphaga mimivirus est le premier virus géant découvert, il y a une décennie, par co-culture sur Acanthamoeba spp. Il est le membre prototype de la famille Mimiviridae. Le génome de Mimivirus code pour environ 1000 protéines, parmi lesquelles ~50% n'ont pas d'homologue connu dans les banques de séquences publiques. La capside de Mimivirus a un diamètre d'environ 500 nm et est couverte par une couche dense de fibres, à l'exception de l'un de ses sommets. Ces fibres sont d'environ 130 nm de longueur et se composent d'une tige souple et d'une tête de forme globulaire.Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à étudier les gènes impliqués dans la formation des fibres de Mimivirus. Dans ce but, nous avons notamment exprimé des gènes candidats dans E. coli, et nous avons mis au point une stratégie qui a utilisé l'interférence ARN afin d'étudier la fonction et la structure des protéines de Mimivirus. Nous avons annoté quatre protéines associées aux fibres. La stratégie utilisant les petits ARN interférant appliquée ici est originale et a été utilisée pour la première fois pour les virus géants qui infectent les amibes. Elle pourrait permettre de décrypter la fonction des gènes des mimivirus et d'annoter potentiellement des centaines de protéines présentes dans les bases de données publiques, et de différencier l'ADN poubelle des gènes réellement utilisés. / Giant viruses are a group of double stranded DNA viruses that are characterized by a giant virion and genome size, and gene repertoires encompassing approximately 450 to 2500 predicted genes. A substantial proportion of these genes (up to 93%) consists in ORFans, or encodes proteins with unknown functions. Acanthamoeba polyphaga mimivirus is the first giant virus that was discovered, a decade ago, after co-culturing on Acanthamoeba spp. It is the prototype member of the family Mimiviridae. Mimivirus encodes about 1000 proteins, among which ~50% have no known homolog in public sequence databases. The Mimivirus capsid is about 500 nm in diameter and is covered by a dense layer of fibers, except at one of its vertices. These fibers are about 130 nm in length and consist of a soft shaft and a globular shaped head.In this thesis work, we aimed to study the genes involved in the formation of the Mimivirus fibers. For this purpose, we have expressed candidate genes in E. coli, and implemented a strategy that used RNA interference to study the function and structure of Mimivirus proteins. We then succeeded in annotating four proteins as fiber associated proteins. The short interfering RNA strategy that we applied here is original and has been used for the first time in giant viruses that infect amoeba. It could allow deciphering the function of the mimivirus gene repertoires and help annotating hundreds of proteins without known function found in public databases and differentiate between junk DNA and truly used genes.