//img.uscri.be/pth/994b4ace87ee88b97254b679df55eb27042cea3c
Cet ouvrage fait partie de la bibliothèque YouScribe
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le lire en ligne
En savoir plus

La migration des cellules et leur sensibilité aux propriétés physiques de la matrice extracellulaire : rôle d'ICAP-1, un régulateur des intégrines et de la contractilité, About cell migration and cellular response to the physical properties of the extracellular matrix : iCAP-1 regulates integrins and cell contractility.

De
223 pages
Sous la direction de Corinne Albiges-rizo, Emmanuelle Planus
Thèse soutenue le 17 juin 2011: Grenoble
Les cellules sont organisées en tissus dont les propriétés physiques comme la rigidité et l'élasticité sont variables. La matrice extracellulaire (MEC) est produite et remodelée par les cellules qui s'adaptent en retour aux conditions physico-chimiques de cet environnement extracellulaire. Cela nécessite une communication bidirectionnelle entre la cellule et la matrice. Les intégrines sont des protéines transmembranaires impliquées dans l'adhérence, liant la MEC au cytosquelette d'actine via une plateforme protéique appelée adhérence focale, lieu d'une double signalisation (inside-out et outside-in). Des variations de tension intracellulaire imposées par l'environnement modifient la distribution et la taille de ces adhérences. Leur dynamique est aussi contrôlée par certaines protéines cytoplasmiques comme la protéine ICAP-1, partenaire de l'intégrine b1. En cherchant à comprendre le lien entre la tension interne et l'activation des intégrines, j'ai montré qu'ICAP-1 contrôle l'étalement, la contractilité interne et la migration cellulaire en présence comme en absence de l'intégrine b1, révélant un rôle ICAP-1 indépendant de son interaction avec l'intégrine b1. Ce contrôle semble passer par l'interaction ICAP-1/ROCK et a révélé un contrôle de l'intégrine b3 par l'intégrine b1.
-Adhérence
-Migration cellulaire
-Intégrines
-Rigidité extracellulaire
-Tension intracellulaire
-Matrice extracellulaire
The physical properties of cell tissues are variable and cells adapt their behaviour to the physical and chemical extracellular environment such as rigidity and composition of the extracellular matrix (ECM) which is produced and remodelled by cells. This implicates a bidirectionnal signalling between cells and the ECM. Integrins are transmembrane proteins involved in cell adhesion, linking the ECM to the actin cytoskeleton through adaptor proteins forming adhesion site called focal adhesion (FA) where take place an inside-out and an outside-in signallings. Intracellular tension can be controlled by extracellular cues, modifying the size and distribution of FA. FA dynamics is also regulated by cytoplasmic proteins such as ICAP-1 that interacts with b1 integrin. Looking for a better comprehension of the link between cell tension and integrin activation, I show that ICAP-1 controls cell spreading, cell contractility and cell migration both in presence or absence of b1 integrins meaning that ICAP-1 has an action without its interaction b1 integrin. This action seems to implicate the interaction between ICAP-1 and ROCK and revealed a control of b1 integrin on b3 integrin.
-Adherence
-Cell migration
-Integrins
-Extracellular stiffness
-Intracellular stress
-Extracellular matrix
Source: http://www.theses.fr/2011GRENV024/document
Voir plus Voir moins

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Biologie cellulaire
Arrêté ministériel : 7 août 2006
Présentée par
Myriam RÉGENT
Thèse dirigée par Corinne ALBIGÈS-RIZO et
co-dirigée parE mmanuelle PLANUS
préparée au sein de lé' quipe Dynamique de l'adhérenc e
cellulaire et de la différenciatioEnR L CNRS 5284,
Centre de recherche Institut Albert Bonniot
INSERM/Université Joseph Fourier U82 3
dans l'École doctorale Chimie et Science du Vivant (218)
La migration des cellules et leur
sensibilité aux propriétés physiques
de la matrice extracellulaire : rôle
d’ICAP-1, un régulateur des intégrines
et de la contractilité.
Thèse soutenue publiquement le 17 Juin 2011
devant le jury composé de :
Mme Corinne ALBIGÈS-R IZO
Directeur de Recherche CNRS, Grenoble, Directeur de thèse
Mme Sylvie DUFOUR
Directeur de Recherche, CNRS, Paris, Président, Rapporteur
Mme Élisabeth GEORGES-L ABOUESSE
Directeur de Recherche, CNRS, Strasbourg, Rapporteur
M. Grégory GIANNONE
Chargé de Recherche, CNRS, Bordeaux, Examinateur
Mme Emmanuelle PLANUS
Maître de Conférence, UJF, Grenoble, Co-Directeur de thèse
M. Pascal SILBERZAN
Directeur de Recherche, CNRS, Paris, Rapporteur
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011À ma famille
qui, de loin, m’a tendrement écoutée et soutenue.
À Benoît,
pour ton soutien au cours de cette longue aventure humaine
(que de petites cuillères tu as dû manier pour me voir aspirer au titre de docteur!)
et pour toutes les discussions scientifiques qui m’ont enrichie.
Puissions-nous continuer éternellement.
iii
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011Remerciements
Je tiens vivement à remercier les membres de mon jury de thèse d’avoir accepté
d’évaluer mon travail : Élisabeth Georges-Labouesse, Sylvie Dufour, Pascal Silberzan
et Grégory Giannone. Merci beaucoup pour vos remarques, commentaires et rapports
reflètant votre lecture attentive et votre intérêt pour mon travail.
Je remercie également Corinne Albigès-rizo et Emmanuelle Planus pour avoir dirigé
cette thèse, pour votre complémentarité thématique et pour m’avoir supporté pendant
ces quatre années. Les portes de vos bureaux n’étaient jamais closes lorsque j’avais des
questions.
Merciaussiàtousleschercheursdel’équipepourvosdifférentschampsdecompétences
et pour toutes les discussions que nous avons pu avoir. Merci à Anne-Pascale pour sa
collaboration importante au cours de cette dernière année, merci à Martial pour son
enthousiasme et sa confiance en la recherche à l’interface entre la biologie et la physique.
Bien sûr, je n’oublierai pas mes chères co-bureaux éternelles et sirènes de l’IAB,
Sandra, Christiane et Geneviève, mes co-bureaux de passages notamment Inès, Noémie,
Ingrid... et mes co-thésardes présentes presque depuis mes débuts, Molly et Sandrine.
Vous êtes maintenant les vétérantes! Bon courage aussi à Christos et Justyna pour la
suite de leur aventure.
Enfin, mes derniers mots vont à mes amis physiciens, chimistes, biologistes, informati-
ciens, mathématiciens, littéraires, lyonnais ou anciens lyonnais pour les bons moments
passés et pour les indignations partagées. Merci les filles Marie, Hélène, Alex, Gaby.
AMerci Vincent (vive Linux, LT X et les supers liens hypertextes...), Claire, Vincent.E
v
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011Sommaire
Remerciements v
Sommaire vii
Avant-propos 1
I Introduction 5
1 Les cellules et leur environnement physique 7
2 L’adhérence cellulaire : les acteurs moléculaires et leurs régulations 19
3 cellulaire : étapes et structures macromoléculaires 49
4 L’adhérence cellulaire et la mécano-transduction 61
5 La migration cellulaire 67
6 ICAP-1 : un régulateur de l’adhérence cellulaire 73
7 Objectifs 81
II Résultats 83
8 Caractérisation du matériel d’étude 85
9 L’étalement cellulaire sur verre 95
10t cellulaire et la contractilité 101
11 La migration cellulaire 117
III Discussion Générale et perspectives 135
IV Matériel & Méthodes 143
12 145
13 Méthodes 151
vii
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011Sommaire
V Publication 169
14 Revue 171
Specificities ofβ integrin signaling in the control of cell adhesion and adhesive1
strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Bibliographie 183
Table des figures 203
Table des abréviations 207
Table des matières 209
Résumés 215
viii
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011Avant-propos
« « C’est une sorte de science, et non pas la science » (eine Wissenschaft, aber
nicht Wissenschaft), voilà comment Kant [1724-1804] qualifiait la chimie de son époque;
selon lui, en effet, le critère de toute vraie science réside dans l’importance des liens
qui l’unissent aux mathématiques. [...] Du Bois Reymond [...] déclarait cent ans
après Kant, que la chimie n’accéderait enfin au rang de science, au sens strict et noble
du terme, que le jour où l’on pourrait expliquer toute réaction chimique en terme de
vitesses, de forces et de conditions d’équilibre des molécules impliquées. En résumé,
selon lui, la chimie du futur devrait envisager toute la mécanique moléculaire par le biais
des mathématiques, dans leur langage strict, tout comme l’astronomie de Netwon et de
Laplace l’avait fait pour les étoiles. [...] Nul besoin d’attendre la pleine réalisation des
désirs de Kant pour appliquer aux sciences naturelles le principe qu’il avait exprimé. »
Ainsi commence le célèbre livre On Growth and Form (1917) de D’Arcy Thompson
(1860-1948), homme de lettres, zoologiste et mathématicien écossais. Il pose clairement
commeunenécessitél’apportdesmathématiquesetdelaphysiquepourledéveloppement
edes sciences biologiques. Au début du xx siècle, la physiologie, telle que l’avait étudiée
Claude Bernard (1813-1878) et ses successeurs, avait déjà mis à profit les progrès
1de la chimie et de la physique . Cependant, peu de zoologistes et de morphologistes
cherchaient à caractériser les phénomènes mécaniques profondément associés au vivant,
epréférant la recherche de la « cause finale ». Au cours duxx siècle, la téléologie (l’étude
du but, de la « cause finale ») a laissé progressivement la place à l’étude expérimentale
reposant sur la théorie mécaniste. Ainsi, la compréhension du vivant a pu bénéficier
de l’apport de la chimie, de la physique et des très nombreux progrès technologiques.
L’importance actuelle de la biochimie et de la biologie moléculaire est le reflet de cette
évolution. La physique et les mathématiques ont poussé les biologistes à manipuler les
notions de mesure, de temps, d’espace, à quantifier leurs observations et à modéliser
leurs théories. Si la physique et les mathématiques ont permis de faire progresser la
2 ephysiologie, la génétique formelle et la théorie de l’évolution dès la fin duxix siècle, il
ea fallu attendre la deuxième moitié du xx siècle pour que la biophysique se développe
à l’échelle cellulaire et moléculaire suite à une meilleure compréhension biochimique et
moléculaire et grâce au développement de nouvelles techniques microscopiques. L’essor
actuel de la biophysique, des biomathématiques et de la bioinformatique montre combien
les frontières entre la biologie et les autres sciences s’estompent; la biologie tire profit
de ces interfaces thématiques mais elle irrigue aussi les autres sciences.
Le travail de recherche présenté dans cette thèse, à l’interface entre la biologie et
1. OnpeutaussipenseràHelmholtz(1821-1894),physiologisteetphysicienquiatravaillénotamment
sur l’influx nerveux, la vision et l’acoustique.
2. On peut citer Mendel (1822-1884), Bateson (1861-1926), Morgan (1866-1945), Galton (1822-
1911), Pearson (1857-1936), Hardy (1877-1947), Weinberg (1862-1937). Ce sont des grands biologistes,
physiciens, ou mathématicien qui ont permis à la génétique formelle et à la génétique des populations
de comprendre les mécanismes de transmission et de fixation des caractères discrets ou continus.
1
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011Avant-propos
la biophysique illustre l’adoucissement des frontières entre les matières académiques.
Officiellement classé en biologie cellulaire à cause de ma formation initiale de biologiste,
ce travail peut apparaître comme tel aux yeux des biophysiciens, mais il est probable
qu’aux yeux des biologistes moléculaires et cellulaires ce travail leur semble plus ap-
partenir à la sphère de la biophysique. Libre donc au lecteur de choisir la classification
qu’il préfère selon sa sensibilité.
Le vivant est caractérisé par ses capacités d’auto-organisation, de duplication et
d’évolution en réponse à la pression de sélection imposée par les caractéristiques de l’en-
vironnement. Cela implique que chaque être vivant est capable d’intégrer les paramètres
physiques, chimiques et biologiques de son milieu et d’y répondre pour assurer sa survie.
Les organismes pluricellulaires sont caractérisés par une spécialisation fonctionnelle
des cellules et une organisation en tissus et organes. Les cellules communiquent entre
elles pour assurer les différents processus physiologiques, notamment le maintien de
l’homéostasie – c’est-à-dire la capacité qu’a l’organisme de conserver son équilibre
physiologique en dépit des contraintes qui lui sont extérieures. Cette communication
intercellulaire peut être établie via des contacts physiques entre cellules voisines telles
que les jonctions intercellulaires et par l’intermédiaire de messagers chimiques agissant
à plus ou moins grande distance (paracrinie ou endocrinie). Dans les organismes pluri-
cellulaires animaux, le maintien de l’intégrité physiologique peut aussi faire intervenir
des migrations cellulaires à l’exemple des cellules immunitaires circulant entre les dif-
férents organes et les ganglions lymphatiques. Or pour pouvoir migrer, une cellule a
besoin de créer des contacts physiques transitoires avec son micro-environnement afin
de générer des forces de traction ou de propulsion. L’adhérence de la cellule sur son
micro-environnement est extrêmement contrôlée et intervient non seulement dans le
contrôle de la migration, mais aussi dans la mise en place et le maintien de l’organisa-
tion tissulaire. De nombreuses maladies humaines sont associées à des dérégulations de
l’adhérence et de la migration cellulaires.
Ce travail de thèse s’inscrit dans cette volonté d’élucider les mécanismes associés
à l’adhérence cellulaire et à la migration en réponse aux propriétés physiques du
micro-environnement cellulaire.
Lapremièrepartieestunesynthèsebibliographiqueintroduisantlecontextedutravail
de recherche présenté par la suite : le micro-environnement cellulaire et notamment ses
propriétés physiques (chapitre 1) module de nombreux processus cellulaires. Cependant,
lesmécanismes moléculaires quipermettentaux cellules desentir lespropriétésphysiques
et de répondre aux variations de cet environnement ne sont pas vraiment connus à
ce jour. Les acteurs moléculaires de l’adhérence cellulaire sont a priori des mécano-
senseurs puisqu’ils permettent de former un lien entre la cellule et son environnement
extracellulaire. C’est pourquoi, il convient de présenter les acteurs moléculaires de
l’adhérence (chapitre 2), leurs interactions et leur implication dans l’adhérence (chapitre
3), la mécano-sensibilité (chapitre 4) et la migration cellulaire (chapitre 5). Enfin, nous
présenterons un acteur important de l’adhérence cellulaire, la protéine ICAP-1 (integrin
cytoplasmic domain associated protein-1) (chapitre 6).
L’objectif de ce travail de recherche a été de comprendre le rôle de la protéine
ICAP-1 dans l’adhérence et la migration cellulaire en réponse aux propriétés physiques
de l’environnement. Ce travail porte sur l’analyse de cellules déficientes en intégrine
2
tel-00622918, version 1 - 13 Sep 2011