Architecture of the Golgi apparatus and membrane trafficking probed by intracellular optical micromanipulation
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Membrane transport is based on the formation of tubulo-vesicular intermediates traveling from one compartment of the cell to another along cytoskeletal tracks. In vitro studies have shown that physical parameters, such as membrane curvature, tension and composition, influence the budding and fission of transport intermediates. Recent studies in cells have highlighted the central role of the actin cytoskeleton in the fission of transport intermediates from the Golgi apparatus. Here I investigate the role of a mechanical stress on intracellular transport in cellulo. I focus on the mechanics of Golgi membranes and the formation of transport intermediates from the Golgi apparatus. Using confocal microscopy, I visualize the deformation of Rab6-positive and COPI-positive Golgi membranes applied by an internalized microsphere trapped in an optical tweezers, and simultaneously measure the corresponding forces. My results show that the force necessary to deform Golgi membranes drops when the actin cytoskeleton is depolymerized, suggesting that actin strongly contributes to the local rigidity of the Golgi apparatus. We also show that the applied stress has a long-range effect on Golgi membranes and induces a sharp decrease in the formation of vesicles and the formation of tubular structures from the Golgi apparatus.
Abstract FR:
Le trafic membranaire est basé sur la formation d'intermédiaires de transports qui transitent d'un compartiment à un autre. Des études in vitro ont montré que des paramètres physiques tels que la courbure, la tensione et la composition des membranes influence le bourgeonnement et la fission de ces intermédiaires. Plus récemment le rôle du cytosquelette d'actine dans la fission de ces vésicules a été mis en avant. Au cours de mon doctorat je me suis intéresé à l'effet d'un stress mécanique sur la formation de vésicules in cellulo. Dans cette thèse je montre que l'utilisation de la microscopie confocale, couplée à une pince optique, permet de visualiser en temps réel des déformations induites par la sonde sur des membranes de l'appareil de Golgi exprimant des protéines GFP et de mesurer les forces nécessaire à cette déformation. Mes résultats montrent que la contrainte mécanique induit une déformation à longue portée, suggérant l'existence d'une matrice englobant l'appareil de Golgi. La dépolymérisation de l'actine, candidate pour cette matrice, entraîne une diminution des forces nécessaires aux déformations. Enfin, l'application de la contrainte mécanique entrapine un défaut de la formation de vésicules positives pour Rab6 et la formation de longues structures tubulaires.