Etude de la mécanotransduction cellulaire au sein de cellules vivantes à l'aide de techniques de microscopie de polarisation sur molécule unique

La mécanotransduction, processus par lequel les forces mécaniques sont converties en signaux biochimiques, est fondamentale pour l’adhésion cellulaire, la migration, ainsi que l’organisation spatiale et l’intégrité des tissus. Les sites d’adhésion dépendants des intégrines (IAS) constituent l’interface mécanique entre la matrice extracellulaire et le cytosquelette, et accueillent un réseau complexe de protéines sensibles à la force, telles que la taline. La taline, une protéine clé dans les structures adhésives, établit le lien physique qui transmet les forces mécaniques des cellules à leur environnement. Elle est une protéine multimodulaire dont les domaines de liaison sont exposés lorsqu'elle est étirée par la force. L'idée d’un "code de la taline" a été proposée,suggérant que sa forme et ses partenaires de liaison pourraient refléter les informations mécaniques encodées par les cellules. Bien que les changements conformationnels de la taline induits par la force aient été largement étudiés in vitro, la forme de la taline au sein de l’architecture native des cellules vivantes reste inconnue, en particulier en ce qui concerne leur orientation spatiale.Cette thèse se concentre principalement sur la taline, et explore son orientation moléculaire dans les adhésions focales (AF) à l’aide de la microscopie de polarisation en fluorescence à moléculeunique. Afin d’étudier l’orientation de différents segments de la taline, nous avons conçu une série de constructions de la taline en insérant la protéine fluorescente mEos3.2 à des domaines spécifiques — le cou, les domaines R3, R12 et l’extrémité C-terminale. Grâce à notre pipeline optimisé d’imagerie en cellule vivante, nous avons extrait avec succès les angles dans le plan focal(ρ), hors du plan (η), et les fluctuations angulaires (δ) de la mEos3.2 servant de reporteur de l’orientation des différents domaines le long de la taline. Les distributions d’orientation de ces domaines sont cohérentes avec leur contexte mécanique: les domaines proches du site d’interaction avec les intégrines, tels que le cou et R3, présentent un alignement directionnel marqué le long de l’axe des adhésions focales, tandis que R12 et la partie C-terminale montrent un comportement orientationnel plus isotrope. Ces résultats obtenus en cellule vivante reproduisent ceux observés sur échantillons fixés, confirmant la robustesse et la reproductibilité de l’approche dans des conditions contractiles basales.Cette thèse démontre que l’orientation moléculaire constitue un indicateur puissant, encore peu exploité, de l’état mécanique en cellule vivante. Au-delà de la taline, les méthodes, les outils moléculaires et les connaissances développées ici fournissent un cadre pour étudier comment des protéines telles que les intégrines, la vinculine ou l’actine se réorganisent sous contrainte dans leur environnement natif. La microscopie de molécule unique résolue en orientation offre un fort potentiel pour décoder la logique mécanique de l’adhésion et de la signalisation, dans des contextes tant physiologiques que pathologiques