Des outils issus du génie génétique permettent aux chercheurs d’observer comment les filaments d’actine s’organisent à l’intérieur des cellules et des tissus vivants
Résumé : La vie animale repose sur une protéine appelée actine. L’actine aide les cellules et les tissus à rester intacts et à conserver leur forme. Elle joue un rôle important dans plusieurs processus cruciaux pour la croissance et le fonctionnement des animaux. Par exemple, l’actine aide les cellules à se diviser et à se déplacer, et les muscles à se contracter. L’actine est capable d’accomplir toutes ces tâches parce qu’elle peut former de longues structures filiformes, appelées filaments d’actine, qui s’organisent de manière spécifique pour accomplir les différentes fonctions. Les biologistes visualisent généralement les filaments d’actine dans les cellules vivantes en utilisant des protéines fluorescentes. Les protéines fluorescentes sont des protéines particulières qui peuvent absorber la lumière d’une couleur et émettre une lumière d’une autre couleur. La plus connue est la GFP (Green Fluorescent Protein, récompensée par le prix Nobel en 2008), qui brille en vert lorsqu’elle est exposée à la lumière bleue. En attachant ces protéines fluorescentes à l’actine à l’intérieur d’une cellule, les chercheurs sont en mesure d’observer les filaments d’actine en action en temps réel à l’aide d’une technique appelée microscopie de fluorescence. Si cette approche est très efficace pour montrer où se trouvent les filaments, elle ne permet pas de savoir comment ils sont organisés.
La microscopie de fluorescence résolue en polarisation (ou polarimétrie) est une méthode de microscopie avancée développée par des physiciens opticiens de l’Institut Fresnel, qui est particulièrement bien placée pour mesurer la façon qu’ont les filaments d’actine de s’agencer à l’intérieur des cellules. Cependant, pour que la polarimétrie fonctionne, la protéine lumineuse (GFP) attachée à l’actine doit rester pratiquement immobile – malheureusement, la GFP est trop flexible, ce qui la rend inadaptée à cette technique. Les biologistes de l’Institut Fresnel se sont associés à des biochimistes, des biologistes structuraux et cellulaires et des biophysiciens en France (IBPS, IBDM, IJM, IPBS, CRCT) et à l’international (Université de Toronto et IBFG, Université de Salamanque) pour relever le défi de l’immobilisation de la GFP. Ce travail d’équipe a permis de contraindre la mobilité de la GFP, créant ainsi des outils adaptés issus du génie génétique qui peuvent être utilisés avec la polarimétrie pour observer comment les filaments d’actine s’arrangent et se réarrangent en temps réel à l’intérieur des cellules vivantes et des tissus pour accomplir leurs fonctions. Ces outils, ainsi que le logiciel d’analyse de données librement partageable (open source), PyPOLAR, co-développé avec l’Institut de Mathématiques de Marseille (I2M), constituent un ensemble de ressources puissantes qui promettent d’améliorer notre compréhension de la façon qu’ont les filaments d’actine d’aider les animaux à vivre et à fonctionner.
Ces travaux sont publiés dans le journal Cell.
Reférence : Carla Silva Martins, François Iv, Shashi Kumar Suman, Thomas C. Panagiotou, Clara Sidor, María Ruso-López, Camille N. Plancke, Shizue Omi, Rebecca Pagès, Maxime Gomes, Alexander Llewellyn, Sourish Reddy Bandi, Laurie Ramond, Federica Arbizzani, Caio Vaz Rimoli, Frank Schnorrer, François Robin, Andrew Wilde, Loïc LeGoff, Jean-Denis Pedelacq, Antoine Jégou, Stéphanie Cabantous, Sergio A. Rincon, Cristel Chandre, Sophie Brasselet, Manos Mavrakis Genetically encoded reporters of actin filament organization in living cells and tissues. Cell (2025)
Contact : Manos Mavrakis manos.mavrakis@fresnel.fr
Partenaires : Cette recherche est le fruit d’une collaboration entre l’Institut Fresnel (Marseille, France), l’Institut de Biologie Paris Seine (IBPS, Paris, France), l’Université de Toronto (Canada), l’Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM, Marseille, France), l’Instituto de Biología Funcional y Genómica and Departamento de Microbiología y Genética (IBFG, Salamanca, Espagne), l’Institut Jacques Monod (Paris, France), l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS, Toulouse, France), le Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (CRCT, Toulouse, France) et l’Institut de Mathématiques de Marseille (I2M, Marseille, France).
Financements : Cette recherche a reçu un financement de l’Agence Nationale de la Recherche (subvention Equipex+ IDEC (France 2030 Investissements d’avenir, ANR-21-ESRE-0002), subventions 3DPolariSR (ANR-20-CE42-0003), SEPTIMORF (ANR-17-CE13-0014), SEPTISS (ANR-22-CE13-0039), ainsi que de l’infrastructure France-BioImaging (ANR-10-INBS-04). Cette recherche a également reçu un financement de l’Initiative d’excellence de la Fondation universitaire A*Midex (subvention A*Midex NEUROPOL), la Fondation pour la Recherche Médicale (subvention FRM ING20150531962), SATT Sud-Est et la Fondation Bettencourt-Schueller(subvention Impulscience n° 1235).
