Mécanotransduction, Enveloppe nucléaire, Complexe LINC, Αlfa et β-caténines, TEM, Biosenseur FRET, Microscopie

Dans les organismes multicellulaires, les cellules génèrent et subissent des forces mécaniques. En conséquence, ces forces peuvent réguler le comportement cellulaire ainsi que l'organisation des tissus grâce à un processus appelé «mécanotransduction», par lequel les cellules convertissent les stimuli mécaniques en signaux biochimiques. Dans les cellules animales, le noyau est couplé mécaniquement par le cytosquelette aux complexes d'adhésion cellulaire, de sorte que des signaux mécaniques extracellulaires puissent affecter la position et la forme du noyau. Un tel couplage mécanique est assuré par les protéines transmembranaires nucléaires externes, les nesprines, dont le domaine KASH interagit avec les protéines SUN transmembranaires nucléaires internes dans l'espace périnucléaire. Le domaine cytoplasmique des nesprines peut se lier au cytosquelette et le domaine nucléoplasmique des SUN au nucléosquelette pour former le complexe dit LINC: Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton. Les mutations ou la perte de protéines du complexe LINC altèrent l'intégrité de l'enveloppe nucléaire, l'ancrage du noyau, le positionnement des chromosomes, la réparation de l'ADN, la transcription et la réplication du génome et, de plus, la rupture du complexe LINC a un impact négatif sur la translocation nucléaire des co-facteurs de transcription. Cependant, il n'est pas clair si les conséquences d'un complexe LINC dysfonctionnel résultent d'une déficience de la mécanotransduction.Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la nesprine-2 géante (nesprine2G), qui forme un complexe avec et régule la localisation nucléaire de la β-caténine, un co-facteur de transcription majeur dans plusieurs processus morphogénétiques. Lors de l'induction de la transition épithélium-mésenchyme (TEM) -processus par lequel les cellules épithéliales peuvent acquérir progressivement une motilité accrue et une adhésion intercellulaire réduite- la compaction des cellules épithéliales régule la signalisation de la β-caténine. Nous avons donc émis l'hypothèse que le complexe LINC pourrait participer à cette régulation mécanique. À cette fin, nous avons combiné la microscopie de tension moléculaire, impliquant un biosenseur FRET codé génétiquement, à des perturbations mécaniques, génétiques et pharmacologiques de cellules fibroblastiques et épithéliales en culture.Nous avons constaté que le complexe LINC est mécanosensible à la compaction des cellules. De plus, la tension de nesprin2G augmente lors de l'induction d'une TEM partielle, mais pas d'une TEM complète, définissant ainsi deux mécanismes de translocation nucléaire de la β-caténine. Lors de l'induction de la TEM complète, la nesprine2G détendue recrute l'α-caténine au niveau de l'enveloppe nucléaire, ce qui entraîne une translocation nucléaire des deux caténines. Cependant, en cas de TEM partielle, la nesprine2G sous tension ne recrute pas d'α-caténine et seule la β-caténine effectue une translocation dans le noyau. Enfin, nous avons constaté que l'α-caténine séquestrait la β-caténine dans le noyau sous une forme transcriptionnellement moins active. Nous proposons donc que, d'une manière dépendant du programme de TEM, les nesprines mécanosensibles peuvent capturer, au niveau de l'enveloppe nucléaire, les caténines et réguler finement leur translocations et activités nucléaires.