Biologie cellulaire systémique de la polarité et de la division

Matthieu Piel

Matthieu Piel Chef d'équipe Tél :

Notre équipe étudie la polarisation cellulaire, un processus qui implique une réorganisation du cytosquelette de la cellule ainsi qu’un mouvement des organelles, et qui est souvent déclenché par un signal extracellulaire. Nous sommes particulièrement intéressés par la polarité cellulaire dans le contexte de la migration et de la division cellulaires. Nous développons et utilisons des outils novateurs basés sur des techniques de nano et de micro-fabrication, pour controler et moduler les principaux paramètres physico-chimiques du micro-environnement cellulaire.

Nous avons produit pour l’ASCB une vidéo qui raconte nos recherches à travers la vie d’une cellule dendritique :

ASCB Celldance 2016 – Piel from ASCB on Vimeo.

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Figure 1: Notre plus récente innovation dans le micromodelage cellulaire permet un contrôle dynamique de la diffusion cellulaire (B), la forme cellulaire (D, E) et co-culture de cellules (C), en utilisant un clic-chimie simple (A), voir Van Dongen et al ., Matériaux avancés

Ces outils sont couplés à de la microscopie quantitative de haute qualité, et utilisés en conjonction avec des techniques de biologie cellulaire et moléculaire, afin d’obtenir une discription quantitative du comportement cellulaire.

Notre approche interdisciplinaire mène au développement de nouveaux outils avec des applications potentielles en recherche médicale, ainsi qu’au développement de nouveaux concepts pour expliquer la polarité cellulaire.

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Figure 2: (A) Une de notre découverte récente : les forces extérieures peuvent orienter la division cellulaire (voir Fink et al Nat Cell Biol 2011..). (B) rationnelle de notre projet actuel sur les cellules sous confinement. (C) L’un de nos outils de confinement, ici pour étudier le blocage d’une cellule à travers une fente étroite (voir Heuzé et al. Meth. Mol Biol., 2010)

Nous avons démontré que les micropatrons adhésifs de matrice extracellulaire sont capables de déterminer la polarité et l’axe de divisions de cellules en culture (Théry, Nat Cell Biol 2005, PNAS 2006, Jiang PNAS 2006). Cette découverte a fait l’objet d’un brevet et a mené à la création d’une «start-up» (CYTOO, créée en 2008). Nous avons également découvert un nouveau mécanisme de morphogénèse cellulaire (Terenna, Curr Biol 2008), un nouveau mécanisme coordinant la migration cellulaire et l’incorporation d’antigènes dans les cellules dendritiques (Faure-André, Science 2008), et démontré un lien entre les forces qui s’appliquent sur une cellule et son axe de division (Fink, Nat Cell Biol 2011). Notre expertise dans la microfluidique et la microscopie sur cellules vivantes nous a permis de mener plusieurs collaborations scientifiques internationales fructueuses.

Notre recherche actuelle se focalise sur l’étude de la prolifération et de la migration des cellules dans un espace confiné. Nous voulons comprendre comment les cellules (immunitaires et cancéreuses) peuvent se déplacer efficacement dans des espaces confinés et se faufiler dans des interstices micro-métriques. Nous voulons également comprendre comment des contraintes physiques affectent les cellules en division.

Notre projet sur la prolifération cellulaire sous contraintes externes a été récompensé par un ERC Consolidator grant en 2012.

Notre équipe est membre de l’Institut Pierre-Gilles de Gennes pour la microfluidique. Voir le site de notre équipe à l’IPGG.

Publications clés

Année de publication : 2016

M Raab, M Gentili, H de Belly, H R Thiam, P Vargas, A J Jimenez, F Lautenschlaeger, Raphaël Voituriez, A M Lennon-Duménil, N Manel, M Piel (2016 Apr 15)

ESCRT III repairs nuclear envelope ruptures during cell migration to limit DNA damage and cell death.

Science (New York, N.Y.) : DOI : 10.1126/science.aad7611
M Raab, M Gentili, H de Belly, H R Thiam, P Vargas, A J Jimenez, F Lautenschlaeger, Raphaël Voituriez, A M Lennon-Duménil, N Manel, M Piel (2016 Apr 15)

ESCRT III repairs nuclear envelope ruptures during cell migration to limit DNA damage and cell death

Science (New York, N.Y.) : DOI : 10.1126/science.aad7611
Hawa-Racine Thiam, Pablo Vargas, Nicolas Carpi, Carolina Lage Crespo, Matthew Raab, Emmanuel Terriac, Megan C King, Jordan Jacobelli, Arthur S Alberts, Theresia Stradal, Ana-Maria Lennon-Dumenil, Matthieu Piel (2016 Mar 16)

Perinuclear Arp2/3-driven actin polymerization enables nuclear deformation to facilitate cell migration through complex environments.

Nature communications : 10997 : DOI : 10.1038/ncomms10997
Pablo Vargas, Paolo Maiuri, Marine Bretou, Pablo J Sáez, Paolo Pierobon, Mathieu Maurin, Mélanie Chabaud, Danielle Lankar, Dorian Obino, Emmanuel Terriac, Matthew Raab, Hawa-Racine Thiam, Thomas Brocker, Susan M Kitchen-Goosen, Arthur S Alberts, Praveen Sunareni, Sheng Xia, Rong Li, Raphael Voituriez, Matthieu Piel, Ana-Maria Lennon-Duménil (2016 Jan 8)

Innate control of actin nucleation determines two distinct migration behaviours in dendritic cells.

Nature cell biology : 43-53 : DOI : 10.1038/ncb3284

Année de publication : 2015

Ewa Zlotek-Zlotkiewicz, Sylvain Monnier, Giovanni Cappello, Mael Le Berre, Matthieu Piel (2015 Nov 25)

Optical volume and mass measurements show that mammalian cells swell during mitosis.

The Journal of cell biology : 765-74 : DOI : 10.1083/jcb.201505056
Paolo Maiuri, Jean-François Rupprecht, Stefan Wieser, Verena Ruprecht, Olivier Bénichou, Nicolas Carpi, Mathieu Coppey, Simon De Beco, Nir Gov, Carl-Philipp Heisenberg, Carolina Lage Crespo, Franziska Lautenschlaeger, Maël Le Berre, Ana-Maria Lennon-Dumenil, Matthew Raab, Hawa-Racine Thiam, Matthieu Piel, Michael Sixt, Raphaël Voituriez (2015 Apr 9)

Actin flows mediate a universal coupling between cell speed and cell persistence.

Cell : 374-86 : DOI : 10.1016/j.cell.2015.01.056
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