Interaction spatiale et fonctionnelle entre septines et Escrt pendant la cytocinèse: une approche multi-échelle – SeptScort

Les septines sont des protéines filamentaires du cytosquelette qui interagissent avec la membrane plasmique et jouent un rôle fondamental en limitant la diffusion des protéines membranaires. Les septines sont essentielles à de nombreux processus cellulaires impliquant un remodelage des membranes (notamment la cytocinèse, la neuro-morphogenèse, la ciliogenèse, la motilité cellulaire, l'établissement de barrières de diffusion). Comme les septines, les protéines ESCRT s'assemblent en structures filamenteuses intracellulaires et sont impliquées dans des processus de remodelage de la membrane tels que le bourgeonnement des virus, la division cellulaire et la réparation membranaire. Les septines et les ESCRT s'assemblent en réseaux complexes (filaments, faisceaux, anneaux, spirales) et sont essentielles à la cytocinèse animale, dernière étape de la division cellulaire conduisant à la séparation physique des cellules. Elles se localisent dans le pont intercellulaire (ICB) où elles s'assemblent en structures filamenteuses. Cependant, on sait peu de choses au niveau structural et fonctionnel de l'interaction entre les machineries ESCRT et septine pendant la coupure finale des cellules.
L'objectif du projet SeptScort est de révéler aux niveaux structural et cellulaire une synergie fonctionnelle entre septines et ESCRT dans le cadre d'une fonction cellulaire clé, la cytocinèse. Le projet repose sur des résultats préliminaires solides et inattendus obtenus par les partenaires 1, 2 et 3, indiquant que les filaments d’ESCRT-III et de septines interagissent directement et s'auto-assemblent en de nouveaux réseaux structuraux qui peuvent déformer les membranes. Grâce à une combinaison unique d'expertises en biochimie, biologie structurale, biophysique in vitro et biologie cellulaire, nous révèleront la signification fonctionnelle de l’interaction septines/ESCRT en poursuivant 4 objectifs:
(1) Déterminer parmi le nombre élevé de combinaisons possibles, quels sont les complexes septins/ESCRT les plus affins. Déterminer au niveau structural la base moléculaire de ces interactions.
(2) Explorer in vitro le rôle synergique des complexes septines/ESCRT dans le remodelage des membranes, en crééant un dispositif micro-fabriqué imitant la géométrie d'un pont intercellulaire.
(3) Déterminer in vivo le rôle des interactions septines/ESCRT au cours de la cytocinèse. L’implication des septins et des ESCRT dans la cytocinèse est reconnue mais de façon largement indépendante jusqu’à présent.
(4) Révéler à une résolution nanométrique et sub-nanométrique l'architecture de l'ICB in situ. Nous décrirons in vivo la relation structure-fonction entre les septines et les ESCRT en caractérisant l'architecture de ces filaments au sein de l'ICB à différents stades de la cytocinèse, en utilisant la tomographie cryoélectronique sur des échantillons cellulaires.
En raison de leur rôle essentiel dans de multiples fonctions cellulaires impliquant le remodelage des membranes (division cellulaire, bourgeonnement de virus, endocytose, autophagie) et leur implication dans des maladies, l'intérêt pour les septines et les ESCRT est croissant. Les résultats attendus de SeptScort devraient pouvoir ainsi contribuer à plusieurs domaines scientifiques et avoir un impact sur la biologie structurale, la biophysique, la biologie cellulaire et le développement, avec une pertinence biomédicale.