Brisure de symétrie et Polarisation cellulaire imposée par un signal mécanique externe

Cell polarity establishment implies a symmetry-breaking event, resulting in an axis along which the cell reorganizes. Whether the initial event that triggers polarity arises spontaneously or requires an external cue remains controversial. We set up a dual-objective system that combines quantitative mechanical manipulation using optical tweezers and fluorescence three-dimensional imaging to monitor in real time the local and global cell response to the application of a single fibronectin-coated trapped bead, mimicking an adhesion site of weak rigidity. Here we show that single and weak mechanical cue applied on detached round fibroblasts is required to control the location and duration of symmetry breaking of cortical actomyosin gel instability. Furthermore, we demonstrate that cells respond at a macroscopic level since the induced asymmetric actomyosin flow triggers the 3D migratory polarization axis and determines its orientation. As an initial event, the microtubule-independent actomyosin flow polarizes towards the opposite pole of the cue and drives higher contractility at the rear of the cell that persists after the application of mechanical stress has been halted. Microtubules are further required for long-term growth of leading edge protrusion associated with the MTOC reorientation relative to the cue. These findings support a model whereby the stochastic and transient symmetry-breaking events occuring in detached oscillating cells are not able to drive cell polarity establishment, the mechanical stress being required to trigger processes of global auto organization necessary for long-term functional polarization.L'établissement de la polarité cellulaire implique une brisure de symétrie, résultant en la formation d'un axe suivant lequel la cellule s'organise.Que l'évènement initial déclencheur de la mise en place de la polarité cellulaire soit spontané ou nécessite un signal externe reste controversé. Nous avons mis en place un système à double objectif, consistant en un outil de micromanipulation par pinces optiques couplé à l'imagerie en fluorescence pour suivre en temps réel la réponse locale et globale des cellules à l'application d'une bille fonctionnalisée à la fibronectine, mimant ainsi un site d'adhésion de faible rigidité. Nous montrons que l'application de points de tension mécanique de faible rigidité est nécessaire pour contrôler la position et la durée de la brisure de symétrie du gel d'actomyosine; En outre, nous démontrons également que le flux asymétrique d'actomyosine induit par le point de tension déclenche et sous-tend la formation et l'orientation d'un axe de migration polarisée en trois dimensions. Initialement, le flux se polarise dans la direction opposée à la position de la bille, ce qui renforce l'activité contractile à un pôle de la cellule, et cela se poursuit après que la bille se soit échappée du piège optique. Les microtubules interviennent dans un second temps pour participer à la croissance d'une protrusion sous la bille, et à la réorientation du centrosome dans la direction de la bille. Ces résultats suggèrent un modèle dans lequel la brisure de symétrique doit être stabilisée par des contraintes mécaniques afin de déclencher un processus d'auto-organisation globale, conduisant à l'établissement et au maintien d'un nouvel axe de polarité.PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF