CE13 - Biologie cellulaire, biologie du développement et de l’évolution

Dynamique d’établissement de la Polarité Cellulaire – DynCellPol

Résumé de soumission

La polarité cellulaire est essentielle au développement des organismes, des cellules aux tissus et organes. Ce processus conservé assure également une asymétrie des compartiments cellulaires, des protéines et des lipides et est essentiel à la morphogenèse. La perte ou la perturbation de polarité est caractéristique d’une variété de maladies et d’anomalies congénitales - c'est par exemple un facteur crucial dans la progression du cancer - et les changements de morphologie sont critiques pour la virulence de nombreux champignons pathogènes de l'Homme et des plantes. La polarité cellulaire est hautement conservée de la levure à l’Homme avec des protéines clés pratiquement identiques, comme la petite GTPase Cdc42. On sait peu de choses sur les mécanismes par lesquels un site de polarité est initié et maintenu dans une cellule déjà asymétrique. L'objectif de ce projet est de déterminer quantitativement les répercussions d’une perturbation spatio-temporelle de la polarité dans deux types de cellules hautement asymétriques et divergentes sur le plan de l'évolution. Nous nous concentrerons sur les cellules en forme de poire, induites en présence de pheromone, de la levure de boulanger Saccharomyces cerevisiae et les cellules filamenteuses hyphales du champignon pathogène opportuniste de l’Homme, Candida albicans. Pour étudier le contrôle temporel et spatial de la polarité cellulaire chez ces levures, de taille et de forme différentes, des systèmes dépendants de la lumière seront utilisés pour recruter une forme active de Cdc42 à la membrane plasmique. Nous déterminerons comment ce recrutement, site-spécifique ou uniforme, modifie la croissance et la forme des cellules, les compartiments membranaires, l'organisation du cytosquelette, la distribution des protéines de polarité et celle des lipides membranaires. Nous étudierons trois étapes distinctes: I) perturbation / désorganisation du site de croissance initial; II) absence de site de croissance (stade dynamique); III) mise en place d'un nouveau site de croissance. Nous identifierons les protéines / lipides nécessaires pour stabiliser un site de croissance existant et ce qui dicte la concurrence entre deux sites. Nous déterminerons quels compartiments se réorganisent après la déstabilisation du site de croissance initial (quand et comment) ainsi que l'ordre d'apparition des composants et des mécanismes qui dictent quand et où un nouveau site de croissance est établi dans une cellule asymétrique. Enfin, en comparant ces processus dans des cellules de géométrie / taille différentes, nous déterminerons l’importance de ces variables dans la perturbation du site de polarité et la dynamique des compartiments. Nous utiliserons la microscopie de fluorescence sur cellules vivantes, avec une variété de rapporteurs, pour quantifier l'impact de ces perturbations sur l'organisation de ces deux types de levures. Des analyses mathématiques, incluant un apprentissage statistique et une modélisation basée sur des hypothèses, permettront d’extraire des expériences des informations quantitatives, de fournir une description non biaisée de chaque étape, et d’identifier les paramètres dont l'importance sera ensuite testée par perturbation chimique et génétique. Nous anticipons d’identifier les réponses à court et long terme aux perturbations de la polarité, ainsi que de nouveaux liens entre polarité et processus cellulaires / organites. Ce projet interdisciplinaire est le résultat d'interactions entre biologistes et physiciens, et de compétences complémentaires en imagerie, en génétique moléculaire, en biochimie et en modélisation mathématique. Il est opportun et pertinent, avec des méthodes de pointe de contrôle spatio-temporel des protéines. Nos données préliminaires sont une preuve de principe pour ce projet, qui a un fort potentiel pour identifier les principes de polarité et de morphogenèse cellulaires, ainsi que de nouvelles cibles pour le traitement de maladies et d’infections fongiques.

Coordination du projet

Robert Arkowitz (Institut de biologie de Valrose)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INPHYNI CNRS - Laboratoire de Physique de la matière condensée
IBV Institut de biologie de Valrose

Aide de l'ANR 524 909 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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