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Tau : chef d’orchestre du cytosquelette microtubulaire

le 14 février 2018

Identification de nouveaux mécanismes à l’origine de l’organisation des microtubules par la protéine tau

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L’équipe « Dynamique et Structure du Cytosquelette » dirigée par Isabelle Arnal a identifié de nouveaux mécanismes à l’origine de l’organisation des microtubules par la protéine tau. Ces résultats permettent de mieux comprendre comment certaines formes pathologiques de tau, présentes dans la maladie d’Alzheimer, peuvent altérer le cytosquelette des neurones.

Les microtubules sont des polymères très dynamiques alternant entre polymérisation et dépolymérisation. Dans les neurones, les microtubules s’organisent en réseaux de polymères individuels ou s’associent entre eux pour constituer des faisceaux. Des faisceaux stables de microtubules (c’est à dire incapables de dépolymériser) ont été proposés comme indispensables à la consolidation des prolongements neuronaux, axones ou dendrites. Cependant, diverses études indiquent que les microtubules à l’intérieur des faisceaux retiennent certaines de leurs propriétés dynamiques ; cette plasticité est nécessaire à l’élongation des axones et dendrites, leur branchement et leur régénération. Le comportement des microtubules dans les neurones dépend de nombreux effecteurs dont la protéine tau qui ponte les microtubules entre eux (phénomène à l’origine des faisceaux) et les stabilise en inhibant leur dépolymérisation. Tau présente un intérêt particulier car son dysfonctionnement est associé au développement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. Dans ce contexte, il est important de comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels tau régit l’organisation des microtubules.

L’équipe « Dynamique et Structure du Cytosquelette » a reconstitué in vitro et en temps réel l’organisation de microtubules en présence de la protéine tau normale et certaines de ses formes phosphorylées ou portant des mutations pathologiques présentes dans des démences apparentées à la maladie d’Alzheimer. Cette étude a permis d’identifier les domaines de tau responsables de la formation et la stabilité de faisceaux de microtubules. Des modifications de ces domaines (phosphorylations, mutations) induisent des populations de microtubules bien distinctes : microtubules individuels stables, faisceaux de microtubules stables, faisceaux de microtubules dynamiques. Tau modifie également la structure des microtubules en augmentant le nombre de défauts dans leur paroi, défauts connus pour assouplir ces polymères et favoriser ainsi leur co-alignement lors de la formation d’un faisceau.

Ces données révèlent de nouveaux mécanismes à l’origine de l’organisation des réseaux microtubulaires par tau. Ils montrent aussi que des formes pathologiques de tau en favorisant certains types de réseaux de microtubules, pourraient altérer de manière drastique le cytosquelette neuronal dans les maladies neurodégénératives. Ces travaux ont été publiés dans la revue Molecular Biology of the Cell (Prezel, Elie et al, 2018) ; ils ont été choisit par les éditeurs comme fait marquant du numéro de janvier 2018 et ont fait l’objet de la couverture (numéro du 15 février 2018).

Séquence d’images de vidéo-microscopie à fluorescence (en haut) illustrant la formation d’un faisceau de microtubules en présence de tau. L’image du bas représente un faisceau de microtubules induits par tau et observé par cryo-microscopie électronique. (Adapté d’après Prezel, Elie et al, 2018, Mol Biol Cell, 29: 154-165).

Référence :
Prezel E, Elie A, Delaroche J, Stoppin-Mellet V, Bosc C, Serre L, Fourest-Lieuvin A, Andrieux A, Vantard M and Arnal I (2017) Tau can switch microtubule network organizations: from random networks to dynamic and stable bundles. Mol Biol Cell, 29, 154-165, doi:10.1091/mbc. E17-06-0429.


Mise à jour le 14 février 2018

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