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Sylvain Monnier(LPTA)

thèse soutenue le MERCREDI 16 DECEMBRE 2009

Les microtubules sont des filaments du cytosquelette présents dans une grande majorité de types cellulaires. Ils sont impliqués dans des processus fondamentaux tels que la mitose ou le trafic cellulaire. Ce sont des cylindres dynamiques résultant de l’auto-assemblage hors équilibre thermodynamique de dimères detubuline. Nous avons analysé par des méthodes spectroscopiques l’effet de la pression hydrostatique sur la stabilité et l’état d’agrégation de la tubuline, ainsi que sur la formation et la stabilité des microtubules. Nous avons pu mettre en évidence que la pression agit à différentes échelles spatiales et temporelles. Elle peut dissocier les oligomères ou les dimères de tubuline en fonction de leur concentration en solution. La pression influence la dynamique d’assemblage et peut induire le désassemblage des microtubules. Les cinétiques de réaction permettent de comprendre les différents effets de la pression sur ces assemblages protéiques complexes. Les membranes biologiques forment souvent des tubes intra et extra cellulaires et participent activement au trafic cytoplasmique. Par une approche théorique, nous étudions les propriétés élastiques et la stabilité de tubes lipidiques sous des contraintes de force et de pression. Nous montrons qu’il existe un domaine de force et de pression dans lequel le tube est stable. Ce domaine est borné par deux types d’instabilités, en compression et en traction, le second s’apparentant à des instabilités dites de « perlage ». Cette description théorique nous permet aussi de modéliser l’effet de l’adsorption de protéines sur le tube. La proximité des instabilités induit des effet résonnants la désorption collective des protéines. Nous montrons aussi que des interactions protéine-protéine à longue portée sont médiées par le champ des contraintes de la membrane du tube, ce qui contribue au processus de nucléation de complexe de protéines à cette surface.