Projet ANR-11-BSV8-0016 – CCOD : Organisation et dynamique des centrioles et cils
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Sergio MARCO (INSTITUT CURIE - SECTION DE RECHERCHE)
Partenaires : Compartimentation et Dynamique Cellulaires; Compartimentation et Dynamique Cellulaires; Bases Génétiques et Moléculaires des Interactions de la Cellule Eucaryote
Montant : 499470.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Caractérisation structurale des centrioles, cils et flagelles, organites impliqués dans la division et la motilité cellulaireLes cils et les centrioles étant impliqués dans des nombreux processus et fonctions cellulaires importants (de la division de la cellule à sa motilité) leur dérégulation est associée à différentes maladies (cancer, ciliopathies…). Connaître les bases structurelles de leur organisation et dynamique est essentiel pour la compréhension de ces maladies.
Compréhension de la structure et de la dynamique des centrioles, cils et flagellesLes centrioles (dans le centrosome) et les corps basaux (dans les cils et les flagelles) sont des systèmes similaires qui jouent des rôles essentiels dans la division de la cellule et sa motilité. La dérégulation de la duplication des centrioles est liée à la formation de tumeurs. De même, des altérations structurales et fonctionnelles des cils et flagelles sont à l’origine des ciliopathies. Certaines ont comme origine une perturbation du transport intraflagellaire, responsable entre autres de l'assemblage des cils et des flagelles. Il est donc important de comprendre la dynamique et l’organisation des centrioles, cils et flagelles. Nous abordons cette problématique en étudiant des centrioles isolés et des flagelles de systèmes modèles : Drosophila melanogaster et Trypanosoma brucei respectivement. Notre étude contribuera à la compréhension des mécanismes fondamentaux qui régissent la dynamique du centrosome et l'assemblage des cils d'un point de vue structurel.
Application de méthodes d’observation de matériel biologique en trois-dimensions à haute résolutionLa structure des composantes de la cellule, ainsi que leur dynamique n’existent que dans un environnement tridimensionnel. De ce fait, nous devons traiter les problèmes structuraux en utilisant des approches nous permettant d’obtenir les volumes 3D des composantes de la cellule à la meilleure résolution possible. Afin d’y parvenir, nous utilisons des microscopes électroniques, en travaillant sur des échantillons congelées à -178°C, permettant de préserver le matériel biologique proche ses conditions natives. Les images ainsi obtenues par ces microscopes, couplées à des logiciels spécifiques, permettent d’obtenir des informations structurales en trois dimensions des composants cellulaires. Pour localiser les multiples composants des centrioles, cils et flagelles dans leur volume, nous devons utiliser des technologies permettant de marquer chaque protéine d’intérêt de façon spécifique. Dans ce but nous développons de nouvelles technologies pour « l’étiquetage » des protéines avec des sondes capables de capturer des atomes lourds qui sont visibles au microscope électronique.
Résumé de la soumission : Centrioles (dans les centrosomes) et corps basaux (dans cils et flagelles chez les eucaryotes) sont des systèmes similaires qui jouent un rôle essentiel dans la motilité et la division cellulaire. L’altération du processus de duplication des centrioles contribue à la formation de tumeurs et à la  perturbation du transport intraflagellaire (IFT), le mécanisme responsable de l'assemblage et de la fonction des cils et des flagelles. Ceci peut conduire à terme au développement de ciliopathies, d'où l'intérêt de comprendre leur fonctionnement.Nous proposons d'utiliser la cryo-tomographie électronique, qui fournit des informations 3D des structures biologiques proches de leur état natif et à résolution nanométrique, combinée à la biologie cellulaire et moléculaire, pour obtenir des nouvelles informations sur l'organisation centriolaire et la dynamique du transport intraflagellaire. A cet effet, nous étudieront des centrioles  isolés à partir d'embryons de Drosophila melanogaster, des flagelles de Trypanosoma brucei, et des  centrosomes humains isolés. Trois sujets seront abordés dans cette étude: (1) comment le tube central du cartwheel des centrioles est lié à la préservation de la symétrie pendant la duplication centriolaire; (2) comment sont organisés les protofilaments des microtubules B et C au niveau de la connexion entre les microtubules dans les centrioles et les corps basaux, et (3) comment sont organisées les particules antérogrades et rétrogrades impliquées dans transport intraflagellaire dans le flagelle. Cette étude contribuera à comprendre les mécanismes fondamentaux qui régulent l'assemblage du centrosome et des cils d'un point de vue structurel.
Résultats : Notre projet a débuté au premier janvier 2012. A ce jour nous avons réussi à congeler les échantillons en respectant leur structure native, et nous avons obtenu les premiers volumes des flagelles de deux souches de Trypanosomes que nous sommes en train d’analyser.
Perspectives : Données confidentielles.
Publications et brevets : Vu que le projet a commencé il y a six mois et que la discipline est très compétitive, aucun résultat ne peut être diffusé publiquement à ce stade.