La propulsion par polymérisation d'actine sondée par micromanipulation

Les assemblages dynamiques d'actine sont à l'origine de forces intracellulaires présentes tant dans les processus physiologiques que pathologiques comme l'invasion tumorale. Pour s'échapper du foyer primaire, les cellules néoplasiques étendent une protrusion grâce aux forces générées par polymérisation d'actine dirigée puis exercent des forces de traction via des câbles composés d'actine et de myosine. Le but de cet étude est de caractériser ces forces par micromanipulation. Dans une première partie, nous décrivons une étude préliminaire de la traction cellulaire par une expérience d'étirement uniaxial sur fibroblaste unique. Les forces générées par polymérisation d'actine font l'objet de la deuxième partie de ce travail. La bactérie Listeria monocytogenes a été largement utilisée comme modèle pour identifier les composants biochimiques de la polymérisation dirigée d'actine. Afin de mesurer directement les forces mises en jeu dans ce processus, nous avons développé une expérience de micromanipulation sur un système qui mime la propulsion de cette bactérie. Une comète croissant à partir d'une bille recouverte de protéine et fixée à un senseur de force est maintenue grâce à une micropipette. Nous appliquons à ce système des forces de traction ou de compression de plusieurs nanonewtons. Une sollicitation rapide nous permet de mesurer le module d'élasticité de la comète et la force d'adhésion entre la comète et la bille. La relation force vitesse du système est déterminée, par I'application d'une force constante, et expliquée à partir l'une analyse é1astique qui permet de comprendre la robustesse d'un tel mouvement. Enfin la transition vers une instabilité dynamique de type stick-slip est mise en évidence en variant la vitesse imposée au système.Dynamic actin networks generate intracellular forces in physiological processes as well as in pathological phenomena like tumor invasion. To detach from the primary tumor and colonize surrounding tissues, neoplastic cells extend a protrusion by actin polymerization then exert a traction force, using actin bundles. The goal of this study is to characterize these actin generated forces by micromanipulation. In the first part of this manuscript, we focus on cell traction using a uniaxial strain experiment on single fibroblasts. The forces exerted by polymerization are studied in the second part. To directly probe the forces generated in the process of actin-based propulsion, we developed a micromanipulation experiment using biomimetic system of Listeria monocytogenes, a model of actin-based motility. By using specially designed flexible handles, a comet growing from a coated polystyrene bead is held between a micropipette and a force probe. This allows us to apply both pulling and pushing external forces up to a few nanonewtons. The elastic modulus of the comet and the adhesion force between the bead and the comet are inferred from fast pulling experiments. The force velocity relation is determined, by applying a constant force on the system, and explained using a dimensional elastic analysis. Finally, varying the pulling speed allows for the characterization of a transition to a regime of dynamic stick-slip instability.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF