Que la force soit avec le podosome
Les macrophages, cellules clés de notre système immunitaire, sondent leur environnement grâce à des structures d’adhérence appelées podosomes. L’équipe d'Isabelle Maridonneau-Parini à l’Institut de pharmacologie et de biologie structurale, précise l’architecture nanométrique et le fonctionnement mécanique de ces structures. En couplant microscopie 3D à l’échelle nanoscopique et mesures de forces de protrusion, il a été possible de démontrer que le podosome est un générateur autonome de force où sont couplées une force de protrusion et une force de traction. Ce travail a été publié le 29 mars 2017 dans la revue ACS Nano.
Les macrophages sont des cellules de l’immunité capables de migrer à travers l’ensemble des tissus de notre organisme afin d’assurer la défense contre les agents infectieux et la réparation des tissus. Pour parvenir à migrer dans les tissus les plus denses, ces cellules ont la particularité de former des structures d’adhérence appelées podosomes leur permettant de sonder la rigidité de l’environnement extracellulaire et de le dégrader.
Les travaux récents de l’équipe d'Isabelle Maridonneau-Parini ont montré que les podosomes sont capables d’exercer une force protrusive sur la matrice extracellulaire. Selon l'hypothèse des chercheurs, les forces de protrusion doivent être contrebalancées par des forces de traction pour que le podosome puisse déformer l’environnement localement. L'équipe, en collaboration avec des chercheurs de l’Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay, de l’Institut Langevin à Paris et du Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes de Toulouse, vient d’apporter la démonstration expérimentale de l’existence d’une telle balance de forces.
Les podosomes sont des structures sous-micrométriques composées de deux modules : un cœur protrusif composé de microfilaments d’actine et un anneau périphérique ayant la propriété d’adhérer à la matrice extracellulaire. Dans le but d’étudier la fonction mécanique de l’anneau d’adhérence, l’expression de plusieurs de ses composants a été inhibée et l’effet sur la capacité protrusive des podosomes a été déterminée par microscopie à force atomique. Cette approche a mis en évidence que l’intégrité de l’anneau d’adhérence est cruciale pour qu’une force protrusive soit générée au cœur du podosome. L’anneau fonctionnerait donc comme un appui qui transmettrait à l’environnement la force produite au cœur protrusif du podosome. A l’aide d’une technique de nanoscopie tridimensionnelle appelée DONALD 1 , les chercheurs ont révélé que la taline, un des constituants de l’anneau est étirée verticalement au sein d’un échafaudage moléculaire qui fait le lien entre les récepteurs d’adhérence et le cytosquelette et qui contient la vinculine et la paxilline. L’étirement de la taline s’accentue lorsque le podosome génère des forces protrusives importantes, ce qui prouve que l’anneau subit une tension mécanique.
Ce résultat fondamental apporte un regard nouveau sur le fonctionnement de cette structure que les macrophages ont développé afin de migrer à travers des environnements denses.
© Anaïs Bouissou.
© Renaud Poincloux & Anaïs Bouissou
© Amsha Proag & Nicolas Bourg
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Podosome Force Generation Machinery: A Local Balance between Protrusion at the Core and Traction at the Ring
Anaïs Bouissou, Amsha Proag, Nicolas Bourg, Karine Pingris, Clément Cabriel,Stéphanie Balor, Thomas Mangeat, Christophe Thibault, Christophe Vieu,Guillaume Dupuis, Emmanuel Fort, Sandrine Lévêque-Fort, Isabelle Maridonneau-Parini, and Renaud Poincloux.
ACS Nano. March 29, 2017. DOI: 10.1021/acsnano.7b00622
- 1Direct Optical Nanoscopy with Axially Localized Detection, ou "nanoscopie optique directe avec détection axialement localisée"