Mechanical Polarity of the Actin Cortex

Polarité mécanique du cortex cellulaire Lorsqu'elles se divisent, se différencient et migrent, les cellules établissent une polarité en distribuant de manière asymétrique les composants cellulaires (protéines, organites, cytosquelette). Elles subissent également des changements morphologiques frappants au cours de la polarisation. Ces changements morphologiques, souvent déclenchés par certains indices de polarité, sont associés au remodelage du cortex d'actine : une fine couche dynamique de filaments d'actine qui sous-tend la membrane plasmique. Alors que les composants moléculaires du cortex d'actine ont été étudiés en détail, une étude approfondie de ses propriétés mécaniques fait encore défaut dans la littérature. Pour ce faire, nous utilisons un outil développé par l'équipe, le Magnetic Pincher, pour effectuer des mesures mécaniques au niveau du cortex d'actine, en combinaison avec l'optogénétique pour induire la polarisation des cellules. Le Magnetic Pincher utilise des billes superparamagnétiques qui s'auto-assemblent pour former des chaînes linéaires dans un champ magnétique externe. Les cellules sont autorisées à ingérer une petite quantité de billes a priori, après quoi d'autres billes sont ajoutées à leur environnement. Les paires de billes, c'est-à-dire l'une à l'intérieur de la cellule et l'autre à l'extérieur, s'attirent l'une l'autre pour « pincer » le cortex. Un suivi en 3D des billes est effectué pour obtenir des mesures de l'épaisseur et de l'élasticité locales du cortex. Les travaux en cours dans l'équipe ont montré que le cortex est un matériau non linéaire dont la rigidité varie de 1 à 10 kPa lors de l'application d'une contrainte de 100 à 800 Pa. Nous utilisons des fibroblastes 3T3 avec le système optogénétique Cry2-CIBN pour recruter localement ARHGEF11 à la membrane plasmique en exposant les cellules à la lumière bleue, ce qui entraîne une augmentation de la quantité de RhoA active au niveau du cortex. En éclairant environ la moitié de la cellule, nous pouvons créer un « arrière polarisé » - une région fortement contractée en tant qu'effet en aval de RhoA - et un « avant polarisé » correspondant aux protubérances d'actine. En maintenant la cellule dans cet état de polarisation, nous utilisons le Magnetic Pincher pour caractériser la mécanique du cortex à l'arrière et à l'avant de la cellule. Le projet se concentre sur l'extraction des propriétés mécaniques du cortex telles que l'élasticité, la non-linéarité et l'épaisseur au niveau local, inaccessibles avec d'autres outils existants. La compréhension de ces propriétés à la lumière de la polarisation cellulaire permet d'approfondir notre compréhension des mécanismes d'établissement de la polarité et souligne le lien entre la signalisation cellulaire intracellulaire et la mécanique de la surface cellulaire.