– nanomotility

La migration cellulaire est un processus hiérarchique basé sur un haut degré d'organisation spatiale et temporelle. Des cycles cellulaires, sub-cellulaires et moléculaires, s'étalant sur plusieurs minutes ou secondes, contrôlent la coordination des structures responsables de la motilité : les sites d'adhésion et les réseaux d'actine. La fiabilité de ces cycles est basée sur une régulation précise des mouvements et des interactions de complexes protéiques qui initient la formation de ces structures. La formation d'extensions membranaires requiert la nucléation et la polymérisation d'un réseau d'actine branché après activation du complexe Arp2/3 par le complexe Wave au niveau du front de migration cellulaire. La génération de forces sur le substrat nécessite le recrutement des intégrines au niveau des sites d'adhésions nouvellement formés. Nous avons récemment développé des techniques de détection et de suivi de molécules individuelles et démontré leur puissance pour la compréhension du rôle des processus de mouvements et d'interactions moléculaires lors du trafic entre compartiments membranaires. Parce que ces techniques souffrent de limitations majeures telles que la courte durée de vie des sondes et leur trop grande taille, la transition de la membrane plasmique à des structures cellulaires denses comme le réseau d'actine intracellulaire et les sites d'adhésion en est encore à ses balbutiements. Dans ce projet nous voulons comprendre les processus cycliques moléculaires qui induisent la nucléation et la polymérisation de l'actine et l'initiation des sites d'adhésion lors de la migration. Ceci implique d'étudier la nano-dynamique des intégrines et des complexes Arp2/3 et Wave qui jouent des rôles clefs lors de ces cycles moléculaires. Pour atteindre cet objectif nous allons adopter une approche multidisciplinaire en combinat la nanotechnologie, la biologie cellulaire, et la biochimie pour lever les verrous actuels et permettre le suivi individuel à long terme des complexes intracellulaire Arp2/3, et Wave et des intégrines lors de leur trafic dans et entre structures macromoléculaires impliquées dans la migration. Plus spécifiquement, en combinant les expertises de nos groupes en biologie cellulaire de la migration et dynamiques moléculaires (Giannone), nano-photonique (Lounis), et biochimie de complexes de nucléation de l'actine (Gautreau) nous allons : 1) transférer les méthodes d'imagerie au suivi de molécules individuelles à long terme et dans des environnements confinés ; 2) développer des stratégies de marquages versatiles et spécifiques utilisant des nano-sondes petites et/ou à longue durée de vie, pour marquer le domaine extracellulaire des intégrines, et marquer les complexes intracellulaires Arp2/3 et Wave préalablement purifiés ; 3) résoudre la dynamique du complexe Arp2/3 et de la protéine Wave par suivi de molécules individuelles dans un système in vitro de polymérisation de l'actine ; 4) résoudre la nano-dynamique des intégrines et des complexes de nucléation et de polymérisation de l'actine dans les structures macromoléculaires denses impliquées lors de la motilité cellulaire : sites d'adhésions et réseaux d'actine branchés.