Projet ANR-15-CE11-0002 – ANCHOR : Ancrage des corps basaux pendant la ciliogenèse : analyse structure-fonction
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Anne-Marie Tassin (Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) DélégationRégionale Ile-de-France Secteur Sud)
Partenaires : Laboratoire public; Fondation de recherche
Montant : 390000.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : Le cil est un organite cellulaire très conservé au cours de l’évolution, doté de motilité et de fonctions sensorielles. Chez les organismes multicellulaires, cette antenne cellulaire intervient dans de nombreux processus physiologiques et développementaux parmi lesquels la régulation de l’embryogenèse, la tumorigenèse, les fonctions rénales, la vision et l’odorat. En conséquence, des défauts de formation ou de fonction des cils conduisent à des affections patho-physiologiques (ciliopathies) entrainant de nombreuses manifestations cliniques. La ciliogenèse proprement dite est un processus complexe qui comporte la duplication et maturation d’un centriole, sa migration puis son ancrage à la surface cellulaire. Alors que la duplication des centrioles est maintenant bien connue, les étapes suivantes sont l’objet de recherches actives. L’ancrage du corps basal implique de nombreux partenaires: le corps basal, une membrane (membrane plasmique ou vésicule) et des éléments du cytosquelette qui guident le corps basal et coordonnent les opérations. L’interaction d’une membrane avec le corps basal conduit à la formation d’une zone de transition. Cette structure, localisée entre le corps basal et le cil, sert de filtre entre le compartiment cellulaire et ciliaire. De nombreuses protéines impliquées dans des ciliopathies y sont localisées.
L’objectif principal de notre projet est de comprendre les mécanismes régulant l’ancrage du corps basal et la formation de la zone de transition. La paramécie, organisme unicellulaire couvert de cils assemble à chaque cycle cellulaire des milliers de corps basaux près de la surface cellulaire selon une séquence spatio-temporelle très précise. Elle exprime de nombreuses protéines conservées au cours de l’évolution, faisant de cet organisme un modèle d’étude remarquable. Les mécanismes d’ancrage du corps basal peuvent y être facilement étudiés par des approches biochimiques et ultrastructurales. L’utilisation de techniques de RNAi, associées à l ‘expression de protéines étiquetées par la GFP et à la microscopie électronique à faible résolution, nous a permis de démontrer chez la paramécie que la centrine2, OFD1, FOR20 et centrine3 et étaient séquentiellement requises pour la formation de la zone de transition et l’ancrage du corps basal. Ces résultats indiquent que le processus d’ancrage est concomitant à l’assemblage structural de la zone de transition. Chez les mammifères, la régulation du processus d’ancrage par des modifications post-traductionnelles telles que l’ubiquitination, a récemment été décrite par notre groupe, révélant un niveau supplémentaire de complexité.
Nous voulons tout d’abord disséquer chez la paramécie le recrutement spatio-temporel de protéines impliquées dans l’ancrage des corps basaux ainsi que les mécanismes associés à la formation de la zone de transition. Les données issues de cette étude seront appliquées aux cellules de mammifères. 
Aussi utiliserons-nous des approches multi-disciplinaires combinant des techniques de biochimie et de biologie cellulaire avec des techniques ultrastructurales à haute résolution (cryo-tomographie électronique et STEM). Nous allons : 1) identifier de nouvelles protéines impliquées dans le processus d’ancrage en utilisant la technique de biotinylation in vivo (BioID) de protéines à proximité des protéines cibles et disséquer leur interactions fonctionnelles; 2) réaliser un crible transcriptomique afin de rechercher des partenaires supplémentaires impliqués dans ce processus ; 3) utiliser la microscopie électronique afin d’étudier à l’échelle nanométrique les mécanismes structuraux sous-jacents à la formation de la zone de transition.
L'ensemble des données obtenues dans cette étude devrait permettre une analyse 4D (temps-espace) du processus d’ancrage et une meilleure compréhension des défauts ciliaires chez l’homme.