Influence of a destabilizing factor, cofilin, on the mechanics of actin networks

Rôle d'un facteur de désassemblage, la cofiline, sur les propriétés mécaniques des réseaux d'actine Pour remplir ses fonctions biologiques, toute cellule vivante doit résister aux contraintes externes et exercer des forces permettant, par exemple, la migration, l'endocytose ou la cytokinèse. Cela est possible grâce à la structure complexe du cytosquelette qui agit comme une charpente et une enveloppe extérieure à la cellule. L'un des composants clés du cytosquelette est l’actine qui forme des filaments soumis constamment à des cycles de polymérisation et de dépolymérisation. Ces processus sont contrôlés par des facteurs d'assemblage et de désassemblage qui interagissent avec les filaments d'actine. Si l'architecture du réseau et les interactions biochimiques entre les composants ont déjà été largement décrites dans la littérature, les propriétés mécaniques des réseaux ne sont pas entièrement comprises d'un point de vue biophysique. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier comment un facteur de désassemblage, la cofiline, influence les propriétés mécaniques du réseau d'actine et sa résistance aux contraintes mécaniques externes. Nous utilisons un système biochimique minimal basé sur la nucléation pWA-Arp2/3 pour obtenir la croissance de réseaux d'actine denses et branchés à partir de la surface de microcylindres superparamagnétiques. L'application d'un champ magnétique externe assure l'auto-alignement des cylindres par paires, puis le champ magnétique externe est varié et le déplacement des cylindres et suivi en microscopie optique. Il est ainsi possible de mesurer quantitativement les propriétés viscoélastiques des réseaux d'actine qui s’assemblent entre les cylindres. Nos résultats montrent que les réseaux d'actine en présence de cofiline sont extrêmement mous, subissant une énorme déformation induite par le stress et dépendante de la cofiline. La réponse mécanique des réseaux d’actine est hautement non linéaire, avec une rigidificationsous contrainte. La cofiline ne provoque pas la rupture complète du réseau, contrairement à ce qui pouvait être attendu : la déformation est largement réversible avec peu de traces de déformation irréversible. Cependant, une rupture locale des filaments peut être mise en évidence par la repolymérisation des comètes d'actine après leur compression.