Biomimétisme du mouvement cellulaire

Cécile Sykes

Cécile Sykes Principal Investigator Tél :

Plastino_Sykes

Julie Plastino Principal Investigator Tél :

Notre objectif est de comprendre comment les cellules changent de forme et se déplacent, deux mécanismes impliqués dans l’invasion du cancer et les métastases.

Nous utilisons pour cela des systèmes biomimétiques et des modèles simples cellulaires et animaux pour étudier les changements de forme cellulaire dans des conditions contrôlées. Avec de telles approches, nous pouvons disséquer les mécanismes physique et biochimique qui gouvernent les changements de forme et le mouvement des cellules.

Figure 1: A liposome doublet is covered with actin filaments and myosin motors and reproduces tension build up in cells. Its change in shape (flattening of the angle between the two liposomes) allows for an estimation of the produced tension.
Figure 1 : Un doublet de liposomes est couvert par des filaments d’actine et des moteurs myosines et reproduit la tension qui existe dans les cellules. Le changement de forme du doublet (agrandissement de l’angle entre les deux liposomes) permet d’estimer l’augmentation de tension.

Nous avons déjà réussi à mimer le mouvement propulsif par l’actine, pour lequel la polymérisation de l’actine est reproduite de manière contrôlée à une surface, activée pour polymériser l’actine. Ces surfaces sont des billes dures ou molles, ou des feuillets lipidiques internes ou externes de liposomes. Ces objets sont incubés dans des extraits de cellules ou dans des mélanges de protéines purifiées et les structures d’actine qui s’y forment miment celles des cellules. Ces systèmes sont propices à une mesure quantitative de la mécanique et du mécanisme d’assemblage du cytosquelette cellulaire.

Nous développons actuellement des systèmes avec des moteurs moléculaires et des membranes, qui reproduisent les changements de forme cellulaire et la dynamique du cortex d’acto-myosine. Par exemple, l’addition de moteurs moléculaires au réseau d’actine proche de la membrane d’un liposome reproduit la tension cellulaire qui peut être quantifiée par la forme de doublets de liposomes (Figure 1).

En parallèle avec les systèmes reconstitués, nous étudions les mêmes structures d’acto-myosine dans des systèmes in vivo modèles, des cellules en culture, des ovocytes de souris (collaboration M.E. Terret, collège de France), des embryons de Caenorhabditis elegans et la cellule ancre lors de l’invasion de la membrane basale dans C. elegans (Figure 2).  Dans tous les cas, nous examinons comment la biochimie de l’assemblage de l’actine affecte la génération de force et l’activité des myosines, ainsi que la manière avec laquelle la dynamique des filaments individuels participe à la production de changements de forme pendant la division cellulaire, l’embryogénèse et le développement.

Figure 2 : Invasion de la cellule ancre pendant le développement de C. elegans. Vue de côté du ver en développement. La cellule ancre (inset, vert) force son passage au travers de la membrane basale (inset, rouge), en utilisant des protéases et la polymérisation de l'actine pour faire un trou qui devient la vulve du ver. Microscopie par DIC et épifluorescence.
Figure 2 : Invasion de la cellule ancre pendant le développement de C. elegans. Vue de côté du ver en développement. La cellule ancre (inset, vert) force son passage au travers de la membrane basale (inset, rouge), en utilisant des protéases et la polymérisation de l’actine pour faire un trou qui devient la vulve du ver. Microscopie par DIC et épifluorescence.

Publications clés

Année de publication : 2015

Henri-François Renard, Mijo Simunovic, Joël Lemière, Emmanuel Boucrot, Maria Daniela Garcia-Castillo, Senthil Arumugam, Valérie Chambon, Christophe Lamaze, Christian Wunder, Anne K Kenworthy, Anne A Schmidt, Harvey T McMahon, Cécile Sykes, Patricia Bassereau, Ludger Johannes (2015 Jan 22)

Endophilin-A2 functions in membrane scission in clathrin-independent endocytosis.

Nature : 493-6 : DOI : 10.1038/nature14064

Année de publication : 2014

Svitlana Havrylenko, Philippe Noguera, Majdouline Abou-Ghali, John Manzi, Fahima Faqir, Audrey Lamora, Christophe Guérin, Laurent Blanchoin, Julie Plastino (2014 Oct 29)

WAVE binds Ena/VASP for enhanced Arp2/3 complex-based actin assembly.

Molecular biology of the cell : 55-65 : DOI : 10.1091/mbc.E14-07-1200
Matthias Bussonnier, Kevin Carvalho, Joël Lemière, Jean-François Joanny, Cécile Sykes, Timo Betz (2014 Mar 28)

Mechanical detection of a long-range actin network emanating from a biomimetic cortex.

Biophysical journal : 854-62 : DOI : 10.1016/j.bpj.2014.07.008

Année de publication : 2013

Kevin Carvalho, Feng-Ching Tsai, Feng C Tsai, Edouard Lees, Raphaël Voituriez, Gijsje H Koenderink, Cecile Sykes (2013 Sep 24)

Cell-sized liposomes reveal how actomyosin cortical tension drives shape change.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : 16456-61 : DOI : 10.1073/pnas.1221524110

Année de publication : 2012

Clément Campillo, Pierre Sens, Darius Köster, Léa-Laetitia Pontani, Daniel Lévy, Patricia Bassereau, Pierre Nassoy, Cécile Sykes (2012 Sep 5)

Unexpected membrane dynamics unveiled by membrane nanotube extrusion.

Biophysical journal : 1248-56 : DOI : 10.1016/j.bpj.2013.01.051
Agnieszka Kawska, Kévin Carvalho, John Manzi, Rajaa Boujemaa-Paterski, Laurent Blanchoin, Jean-Louis Martiel, Cécile Sykes (2012 Aug 20)

How actin network dynamics control the onset of actin-based motility.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : 14440-5 : DOI : 10.1073/pnas.1117096109
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