| Resumé |
La migration cellulaire est essentielle à la morphogenèse et à la cicatrisation des organismes multicellulaires, et participe aux métastases des cancers. Dans les épithéliums, la migration cellulaire peut se produire collectivement : les contacts intercellulaires coordonnent les vitesses des cellules. On ignore toutefois si ceci permet une exploration plus efficace de l'espace.Les cellules migrantes se propulsent en exerçant les forces du cytosquelette sur la matrice extracellulaire par les adhésions focales (AF). Les jonctions adhérentes (JA) transmettent les forces entre cellules. La façon dont les deux se combinent pour diriger le mouvement cellulaire est encore mal comprise. Pour y répondre, j'ai étudié les rôles de la vinculine dans les cellules épithéliales MDCK dans trois contextes : migration de cellules isolées, migration cellulaire collective (MCC) non biaisée dans une monocouche confluente, et MCC biaisée d'une monocouche après blessure. En effet, la vinculine est une protéine mécanosensible liant le cytosquelette dans les deux complexes d'adhésion. Pour évaluer son état mécanique et ses fonctions, j'ai utilisé un senseur de tension moléculaire de la vinculine et la mutagenèse pour altérer sélectivement ses propriétés : sa liaison aux fibres d'actine, son auto-inhibition par interaction tête-queue, et sa capacité d'organisation de l'actine. D'abord, j'ai montré que des cellules isolées migraient selon une marche aléatoire persistante, dont la vitesse mais pas la persistance était considérablement affectée par les mutations de la vinculine. La transmission de force par la vinculine dans les AF est principalement empêchée par son interaction tête-queue mais n'explique pas la vitesse de migration. La stabilité de la vinculine au niveau des AF est aussi contrariée par son interaction tête-queue, mais favorisée par la liaison de sa queue à l'actine. Enfin, l'intégrité de la connexion AF-cytosquelette par la vinculine explique la vitesse de migration alors que la stabilité de la vinculine dans les AF explique la persistance de leur migration. Deuxièmement, j'ai montré qu'à confluence, la migration devient superdiffusive et résulte d'une marche brownienne fractionnelle. Cette persistance nécessite l'intégrité des connexions JA-cytosquelette, comme la coordination des vitesses entre cellules. Alors que les mutants de la vinculine affectent toujours principalement la vitesse des cellules plutôt que leur persistance, leur tension prédit maintenant la vitesse des cellules à confluence, une propriété émergente qui révèle un rôle non cellule-autonome de la vinculine. En accord, les mutants d'organisation de l'actine de la vinculine affectent la transmission de force exclusivement aux JA, en raison d'une stabilité moindre de la vinculine plutôt que d'un changement d'organisation de l'actine. Dans l'ensemble, mes résultats soutiennent que les JA permettent aux cellules à confluence d'explorer des zones plus larges que si les cellules étaient seules, et la dynamique de la connexion des JA au cytosquelette favorise la vitesse des cellules.Troisièmement, j'ai évalué l'impact d'un biais de direction de la migration collective par un test de blessure. J'ai montré que la vitesse des cellules à confluence prédit la vitesse de fermeture de blessure, et que la marche des cellules reste superdiffusive avec un biais directionnel n'apparaissant qu'à des échelles de temps longues. Le biais de migration est accompagné de gradients de tension et de recrutement de vinculine à la fois au niveau des AF et des JA entre le bord et l'intérieur de la monocouche qui reposent sur une queue de la vinculine intacte au niveau des JA et sur l'interaction tête-queue dans les AF. En conclusion, la vinculine fonctionne différemment aux AF et aux JA, ce qui révèle comment l'exploration spatiale des cellules en migration collective résulte des contributions antagonistes de l'intégrité et de la stabilité des JA sur la vitesse et la persistance des cellules. |