Biomécanique du noyau de Toxoplasma en condition de mouvements contraints – TOXONUC

Chez les cellules métazoaires qui se déplacent au sein de microenvironnements de la matrice extracellulaire, le noyau représente du fait de sa densité et de sa rigidité un obstacle significatif à la déformation requise en milieu confiné. C’est l’expression de molécules singulières au niveau de l’enveloppe – en particulier les lamines - et du cytosquelette nucléaire comme de complexes interagissant avec les cytosquelettes cytoplasmique - le LINC complex- qui confère au noyau les propriétés élastiques nécessaires à sa déformation et à ses mouvements.

Le noyau de Toxoplasma - un parasite protozoaire appartenant au phylum des Apicomplexa - se déforme de manière significative et séquentielle lorsqu’il se déplace (a) au sein de matrices extracellulaires confinées (b), puis envahit des cellules hôtes métazoaires dont il dépend strictement pour assurer la production d’une descendance et celle des formes transmissibles d’hôte à hôte. Les modalités par lesquelles le parasite évolue au sein de microenvironnements confinés variés et non uniformes, et en particulier les mécanismes par lesquels le noyau est protégé de dommages induits par des facteurs mécaniques n’ont pas été explorés. Le concept de mécanotransduction n'est en conséquence que très peu étudié chez aucun des parasites Apicomplexa
La structure, la composition de l’enveloppe nucléaire, les fonctions du noyau ou encore tout élément du cytosquelette capable de ponter la membrane plasmique au noyau sont autant d’inconnus que nous souhaitons résoudre afin caractériser de manière fonctionnelle les acteurs moléculaires. Ainsi notre consortium propose t’il d'identifier les protéines du cytosquelette nucléaire et à l'interface noyau-cytoplasme du Toxoplasme et d’analyser les propriétés biomécaniques du noyau en conditions de contraintes physiologiquement pertinentes.

C'est pourquoi, le consortium composé de trois membres s’articule autour d’une expertise interdisciplinaire et donc complémentaire car couvrant la biologie moléculaire – en particulier les mécanismes de régulation de l’expression des gènes- la biologie cellulaire - en particulier l’imagerie du vivant à haute et super résolution - de cet eucaryote monocellulaire, mais également la conception de plug-ins dédiés à l'imagerie cellulaire à très haut contenu 3 et 4D - développement de la plate-forme ICY-. L’ajout de concepts et d’outils de biophysique - en particulier la microscopie de force - couplée à l’utilisation des nanotechnologies et de la microfluidique au cœur de ce programme contribuera à donner une compréhension multi-échelle de la structure moléculaire intégrée du noyau au sein de l’organisation cellulaire, en particulier lors de la détection et de la réponse au forces mécaniques. En conclusion, les actions entreprises par le consortium permettront de décoder les mécanismes et les acteurs moléculaires mis en oeuvre dans une dynamique très rapide afin de préserver l’intégrité structurelle et fonctionnelle du noyau indispensable à la survie du Toxoplasme.