Polymérisation de l'ESCRT-III et clivage du corps central cytokinetique – ESCRTpolyMID

Le complexe de tri endosomal requis pour le transport (ESCRT) catalyse une grande variété d'événements de remodelage membranaire tropologiquement distincts, tant en condition physiologique que pathologique. Les protéines de la famille ESCRT-III et l'ATPase VPS4, conservées dans toutes les cellules vivantes, sont au coeur de la machinerie ESCRT. ESCRT-III peut notamment remodeler les membranes de l'intérieur vers l'extérieur de la cellule, en particulier lors du bourgeonnement des virus et de vésicules ou lors la cytocinèse (abscission), la dernière étape de la division cellulaire. Les protéines ESCRT-III s'assemblent en filaments à la surface des membranes et leur remodelage/recyclage par VPS4 conduit à la scission membranaire. Cependant, on ne sait pas comment les différentes protéines ESCRT-III (12 chez l'Homme) interagissent entre elles et comment elle forment des filaments qui, séquentiellement, affinent les membranes jusqu'au point de scission. Sur la base de nos récentes analyses structurales et fonctionnelles des polymères hétérodimériques ESCRT-III CHMP2A-CHMP3 à l'intérieur de tubes membranaires, nous émettons l'hypothèse que CHMP2A-CHMP3 jouent également un rôle central lors du clivage du midbody connectant les cellules filles lors de la cytocinèse. L'objectif de ce projet est de comprendre au niveau structural le fonctionnement des ESCRT-III, en combinant des approches de pointe de biologie structurale in vitro et de biologie cellulaire in vivo dans le contexte de la cytocinèse. Tout d'abord, nous imagerons in vitro les déformations de la membrane catalysée par CHMP2A-CHMP3-VPS4B afin de fournir une vision structurale sans précédent de la constriction et du clivage de la membrane catalysée par CHMP2A-CHMP3-VPS4B. Nous déterminerons ensuite le mode de polymérisation ESCRT-III in vitro, soit via un assemblage séquentiel, soit un assemblage séquentiel couplé au remplacement dynamique des filaments, en utilisant des géométries membranaires physiologiquement pertinentes. En parallèle, nous disséquerons les rôles de CHMP4, CHMP2A, CHMP3 and CHMP1 in vivo, notamment dans les étapes tardives de la constriction des midbodies (de 40 nm jusqu'à la fission) qui pourrait impliquer des filaments de CHMP2-CHMP3. Enfin, nous étudierons le rôle physiologique de la polymérisation des ESCRT-III sur l'ADN pendant la cytocinèse, grâce à de nouvelles données structurales décrivant l'interaction entre CHMP2A et l'ADN. Nos approches innovantes fourniront de nouvelles informations sur le mécanisme de constriction et de fission membranaire catalysées par ESCRT-III-VPS4B, grâce à des approches in vitro combinées à des analyses in vivo de la fonction des ESCRT-III pendant la cytocinèse. De plus, nous disséquerons la fonction de CHMP2A sur la chromatine, probablement en lien avec les ponts d'ADN présents lors de cytocinèses anormales et souvent observés dans les cellules cancéreuses. Enfin, du fait de la forte synergie et complémentarité entre les deux partenaires, la combinaison des approches de biologie structurale et cellulaire fournira de nouvelles informations importantes sur les diverses géométries adoptées par les filaments ESCRT-III et sur leur remodelage par VPS4 in vitro et in vivo. Ceci devrait certainement être pertinent pour comprendre les divers processus de remodelage membranaire catalysés par ESCRT-III.