Thème 2011-2014: Dynamique des membranes et des cytosquelettes

Responsables : Patricia Bassereau, Laurent Blanchoin, Sophie Cribier, Carlos Marques, Thierry GALLI
Comprendre à l´échelle moléculaire et supramoléculaire les interactions membrane/cytosquelette in cellulo représente un défi majeur d´une très grande complexité que ce GDR peut aborder grâce à la complémentarité et l´interdisciplinarité des équipes qu´il regroupe. En effet, d´une vision statique de la cellule fixée sur le microscope, nous sommes passés dans les 10 dernières années à une vision dynamique où tous les éléments intracellulaires semblent perpétuellement en mouvement. La réalité biologique se situe entre ces deux visions : un équilibre dynamique, dont l´état moyen dépend des signaux du milieu extracellulaire comme des informations codées dans le génome. Entre les signaux extracellulaires et les gènes, les compartiments membranaires et le cytosquelette forment un labyrinthe d´interactions moléculaires qui tracent des voies parallèles, des bifurcations, des croisements. Les membranes sont elles-mêmes compartimentées et les différents éléments du cytosquelette adoptent des dynamiques variables. Les organismes pathogènes ont acquis, au cours de l´évolution, des propriétés qui leur permettent de modifier l´équilibre dynamique intracellulaire à leur bénéfice.

Le transport de membranes et de protéines dans les cellules, l'échange d'informations entre les cellules (endocytose/exocytose) font intervenir différentes étapes de déformation des membranes par des protéines, tri des constituants transportés, fission et fusion des intermédiaires de transport et transport le long du cytosquelette par des moteurs moléculaires. Le rôle du cytosquelette d'actine dans les étapes de déformation et fission membranaire est de plus en plus reconnu. Un grand nombre de protéines ont été identifiées, qui participent à ces évènements cellulaires, mais de nombreux mécanismes physiques ne sont pas encore bien compris. La dynamique d'organisation du cytosquelette d'actine et de microtubules est également cruciale au cours de la morphogénèse cellulaire; mais elle est elle-même couplée aux propriétés physiques intrinsèques de la membrane plasmique.

Afin de comprendre les lois de base de l´équilibre dynamique de la cellule, ce GDR combinera l'expertise i) de biologistes cellulaires ou de biochimistes qui contribueront à identifier les constituants essentiels aux fonctions cellulaires considérées ii) des physiciens qui réaliseront et étudieront des systèmes in vitro allant de caractérisation à l'échelle de la molécule unique aux systèmes reconstitués biomimétiques iii) des chimistes pour la mise au point de nouveaux outils permettant le suivi de molécules ou de particules dans les cellules. Ces approches complémentaires, couplées à une modélisation théorique, permettront de comprendre ces étapes essentielles de la dynamique cellulaire et d'aborder dans le futur les questions soulevées par la division cellulaire, la différenciation et les assemblages multicellulaires.

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