Projet ANR-06-BLAN-0211 – DYNATUBE : Cellular responses to mechanical stress: interplay between membrane tension and membrane dynamics
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : INSTITUT CURIE - SECTION DE RECHERCHE (INSTITUT CURIE - SECTION DE RECHERCHE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Institut Curie; Institut Curie
Montant : 400000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : In vivo, les cellules subissent des contraintes membranaires telles que des changements de volume rapides ou des étirements. Les cellules peuvent supporter un étirement mécanique modéré, probablement grâce à un réservoir de membrane qui tamponne les variations de tension membranaire. Il est probable que ce réservoir est constitué par des replis membranaires et des membranes internes, mais sa nature précise n'est pas connue. Nous voulons identifier l'origine subcellulaire de ce réservoir et sa dynamique lors des variations de tension membranaire, et comprendre l'interaction entre le trafic membranaire (endocytose et exocytose) et la tension membranaire. Nous focaliserons notre étude sur les cavéoles, invaginations de la membrane plasmique, les voies d'endocytose, et les compartiments tardifs tels que les lysosomes qui peuvent être exocytés suite à une élévation de calcium. Nous voulons:    1- développer une technique d'étirement de fins tubes membranaires et une technique de mesure de capacitance en patch-clamp, que nous combinerons en un appareillage intégré pour analyser quantitativement et simultanément, de fines variations de tension membranaire et d'aire lors de l'application de contraintes mécaniques externes. Celles-ci seront appliquées localement, en tirant de fins tubes membranaires avec des pinces optiques. La combinaison de ces deux méthodes permet à la fois de contrôler la tension de membrane et de mesurer la taille du réservoir membranaire.    2- étudier le rôle spécifique des cavéoles comme réservoir potentiel de membrane en confrontant les données expérimentales à nos prédictions théoriques originales. Nous envisageons i) d'utiliser des techniques de biologie moléculaire et cellulaire pour suivre et interférer avec la fonction et la dynamique des cavéoles sur cellules vivantes, et ii) de reconstituer les cavéoles dans un système artificiel minimal modulable, basé sur liposomes géants, pour mesurer les propriétés mécaniques du manteau de cavéolines. 3- analyser l'impact des forces appliquées sur la dynamique membranaire (endocytose et exocytose) et la signalisation cellulaire (en particulier sur la signalisation calcique qui pourrait médier le couplage entre étirement membranaire et exocytose), et réciproquement d'étudier comment la dynamique membranaire peut réguler la tension, en s'appuyant sur le modèle théorique. 4- étudier les mécanismes moléculaires impliqués dans le trafic des cavéoles et des compartiments tardifs de la voie d'endocytose. Ce projet associe des biologistes et des physiciens, expérimentateurs et théoriciens, pour répondre à ces questions en contrôlant les paramètres qui gouvernent la dynamique et la mécanique membranaires. Des techniques évoluées de microscopie photonique et électronique seront utilisées pour étudier la dynamique des cavéoles et des autres organites, la forme des cavéoles et l'assemblage des cavéolines. En utilisant des outils moléculaires et cellulaires originaux, nous étudierons le rôle des cavéoles, de l'endocytose et de l'exocytose dans la réponse de cellules au stress mécanique. Les théoriciens interviendront pour suggérer des expériences, analyser les données et élaborer des modèles théoriques de la dynamique des cavéoles et du réservoir de membrane. Cette collaboration interdisciplinaire permettra de mieux comprendre la mécanique des membranes, la réponse à la contrainte mécanique et la physiopathologie de certaines maladies musculaires.