Tropomyosines et différenciation des réseaux de filaments d'actine – TropActin

Au sein de chaque cellule, le cytosquelette d'actine forme différents réseaux de filaments, impliqués dans de nombreuses fonctions fondamentales. Ces réseaux d'actine sont assemblés à partir d'un pool commun d'actine et de protéines régulatrices, mais une question complexe et toujours ouverte est de comprendre comment la différenciation de ces réseaux est régulée. Récemment, une famille de protéines de liaison à l'actine est apparue comme étant une clé pour élucider cette question : les tropomyosines (Tpm).

Dans chaque cellule, plusieurs isoformes de Tpm sont coexprimées et se répartissent spatialement dans des réseaux spécifiques. Il a été proposé que la Tpm donne une identité aux filaments en régulant le recrutement et l'activité des autres protéines du cytosquelette. Cependant, les mécanismes contrôlant la localisation des Tpm sont encore inconnus. L'objectif principal du projet TropActin est d'étudier la régulation biochimique et biomécanique de la Tpm, en utilisant de nouvelles méthodes puissantes, afin de mieux comprendre la différenciation des réseaux d'actine.

L'hypothèse principale du projet est que chaque isoforme de Tpm reconnaît des signatures, ou indices, biochimiques et biomécaniques spécifiques, qui déterminent dans quel réseau d'actine elles sont recrutées. Ces signatures comprennent l'isoforme de l’actine, les modifications post-traductionnelles, les autres protéines de liaison à l'actine, la tension, la courbure et la torsion, la densité et la dynamique du réseau, etc.

Les expériences seront réalisées in vitro, sur des protéines purifiées et marquées en fluorescence. Cependant, la reconstitution de filaments d'actine portant une ou plusieurs de ces signatures reste très difficile. Pour surmonter cette limitation, je développerai de nouvelles méthodes, basées sur un système microfluidique de pointe, pour assembler des filaments uniques et des réseaux d'actine, dans des conditions parfaitement contrôlées. Je mesurerai l'affinité des isoformes de Tpm pour l'actine afin d'identifier les conditions biochimiques et biomécaniques qui favorisent leur recrutement.

Le projet sera soutenu par deux collaborations. Tout d'abord, Pekka Lappalainen (Université d'Helsinki) apportera un éclairage à l'échelle moléculaire, en utilisant la cryoEM pour résoudre les détails des interactions entre les isoformes de Tpm et les filaments d'actine. Je vais également mettre en place une collaboration avec l'équipe de François Robin (Institut de Biologie Paris Seine) qui réalisera des expériences in vivo sur son système modèle, l'embryon de C. elegans. Ces collaborations renforceront les résultats obtenus in vitro et, ensemble, apporteront une compréhension globale du recrutement des Tpm, de l'échelle moléculaire à l'échelle cellulaire, pour faire progresser notre compréhension de la différenciation des réseaux d'actine.