Régulation de l'actine cérébrale par les protéines associées aux microtubules : comprendre la dynamique du neurocytosquelette. – MAPping-BRAIN-ACTIN

Le projet MAPping-BRAIN-ACTIN vise à reconstituer un neurocytosquelette à partir d’actine et de tubuline purifiées de cerveaux. Si les protéines associées aux microtubules (MAPs) sont principalement connues pour leur rôle dans la régulation des microtubules, des études récentes suggèrent qu’elles interviennent également dans l’organisation de l’actine. Pourtant, malgré son rôle central dans la morphologie, la plasticité et la fonction neuronales, l’actine cérébrale reste peu caractérisée, les connaissances actuelles étant issues de l’actine musculaire. Ce projet a pour objectif d’identifier les propriétés spécifiques de l’actine cérébrale et de comprendre sa régulation par les MAPs neuronales. L’objectif final est de reconstituer un neurocytosquelette intégré en incorporant à la fois actine et microtubules de cerveaux afin d’en décrypter l’organisation moléculaire.

En s’appuyant sur des données non publiées solides démontrant l’incapacité de l’actine cérébrale et musculaire à se coassembler, le coordinateur émet l’hypothèse que les isoformes spécifiques de l’actine cérébrale présentent des propriétés distinctes qui façonnent l’architecture du cytosquelette et modulent ses interactions avec les microtubules. Le premier objectif sera de caractériser l’actine cérébrale par des approches in vitro, combinant la spectrofluorimétrie, la microscopie en réflexion totale interne (TIRF) et la cryo-microscopie électronique pour analyser sa cinétique de polymérisation, sa structure et ses interactions avec les protéines de liaison à l’actine. L’étape suivante consistera à reconstituer des réseaux d’actine cérébrale mimant les structures linéaires et branchées observées dans les neurones, et à évaluer leur homéostasie - équilibre entre ces deux organisations - en présence de MAPs neuronales. Enfin, les microtubules seront intégrés dans ces réseaux spécialisés d’actine cérébrale avec les MAPs neuronales, afin de reconstituer un neurocytosquelette intégré. Cette stratégie sera complétée par des expériences en cellules combinant des techniques d’expansion et de microscopie optique avancée, afin de localiser les MAPs d’intérêt sur le cytosquelette dans différents compartiments neuronaux, incluant axones, dendrites et synapses.

Le projet MAPping-BRAIN-ACTIN propose une approche innovante pour décrypter les principes moléculaires qui gouvernent l’organisation de l’actine cérébrale et ses interactions avec les microtubules. En reconstituant des réseaux d’actine cérébrale hautement organisés et en les intégrant aux microtubules neuronaux, ce projet permettra la première reconstitution d’un cytosquelette neuronal. Si le rôle des MAPs dans l’assemblage et la stabilité des microtubules neuronaux est bien étudié, leurs interactions avec l’actine cérébrale restent largement inexplorées. Décrypter la fonction des MAPs en tant que régulateurs de l’actine est une étape essentielle pour comprendre la coordination entre microtubules et actine. De plus, ces travaux permettront de mieux comprendre les altérations du cytosquelette observées dans de nombreuses pathologies cérébrales où ces MAPs sont dérégulées.

Le coordinateur du projet MAPping-BRAIN-ACTIN mobilisera son expertise reconnue sur le cytosquelette d’actine pour mener à bien ce projet et développer un axe de recherche indépendant dédié à l’actine cérébrale. Ce travail viendra compléter les recherches en cours dans son équipe, principalement axées sur la biologie des microtubules. Il a déjà réuni plusieurs membres de l’équipe pour collaborer sur ce projet, garantissant ainsi une base solide pour son succès. Le financement de l’ANR JCJC sera déterminant pour lui permettre d’établir un axe de recherche innovant et indépendant. Par ailleurs, l’Institut des Neurosciences de Grenoble (GIN) offre un environnement optimal avec des infrastructures de pointe en imagerie et une communauté scientifique dynamique spécialisée dans l’étude du cytosquelette, assurant ainsi la réussite du projet.