Équipe "Dynamique et Structure du Cytosquelette Neuronal"

Dirigée par Isabelle ARNAL et Annie ANDRIEUX

Elucider la contribution du cytosquelette dans les fonctions neuronales, dans des contextes normaux et pathologiques, à l’aide de divers modèles (systèmes biomimétiques, modèles cellulaires et animaux) et approches multidisciplinaires (biologie moléculaire et biochimie, biologie cellulaire, microscopie à fluorescence, cryo-microscopie électronique).

Mots-clés

Microtubules, actine, MAP6, Tau, neurone, tauopathies, schizophrénie, approches biomimétiques, cryo-EM, imagerie moléculaire

Thèmes de recherche

L'objectif de l'équipe « Dynamique et Structure du Neuro-Cytosquelette » est d’élucider les mécanismes gouvernant l'organisation du cytosquelette dans le développement et la plasticité des neurones, et de comprendre comment ces mécanismes sont dérégulés en conditions pathologiques. Plus précisément, nous visons à déchiffrer comment les protéines associées aux microtubules (MAP) -élaborent et contrôlent divers arrangements microtubulaires -régulent le comportement de l'actine et -coordonnent l’assemblage et l’organisation des microtubules et de l’actine.

Les microtubules, éléments majeurs du cytosquelette, sont très abondants dans le cerveau où ils jouent un rôle essentiel dans l'architecture et l'activité des neurones. Les microtubules peuvent être dynamiques ou stables, former des polymères individuels ou s’organiser en faisceaux. Les microtubules interagissent avec l'actine, un autre composant du cytosquelette, et cette synergie est cruciale pour le développement et les fonctions neuronales. En régulant la stabilité et l’organisation des microtubules, les MAPs sont des régulateurs clés de ces polymères.

Des études récentes, incluant nos travaux, montrent que les MAPs peuvent également se lier directement à l'actine. Les altérations du cytosquelette, y compris celles résultant de dysfonctionnements des MAP, sont liées à de nombreux troubles du développement cérébral et à des maladies neurodégénératives.

Techniques utilisées :

Biologie moléculaire et biochimie : clonage, expression et purification de protéines, interactions protéiques.
Systèmes biomimétiques : reconstitution à partir de protéines purifiées du comportement des microtubules et de l’actine.
Biologie cellulaire : culture primaire de neurones, localisation subcellulaire de protéines, suivi des propriétés dynamiques et de l’organisation du cytosquelette.
Microscopie : microscopie confocale, airyscan et spinning disk, microscopie TIRF (Total Internal Reflexion Fluorescence), imagerie en molécule unique par TIRF, microscopie par expansion, cryo-microscopie électronique (cryo-EM) et cryo-tomographie électronique, reconstructions tridimensionnelles (programmes ETomo, RELION).

Partenaires :

Thèses de l'équipe

MAP6 : un régulateur multifonctionnel du cytosquelette

Mechanisms of microtubules stabilization: role of nucleotide bound to tubulin and activity of microtubule associated proteins

Impact de tau et ses formes pathologiques sur l'organisation des réseaux microtubulaires

Etude des mécanismes moléculaires responsables de l'organisation des microtubules et de leur interaction avec l'actine par la protéine tau

Publications

Publications majeures dans des revues internationales à comité de lecture

Serre L, Delaroche J, Vinit A, Schoehn G, Denarier E, Fourest-Lieuvin A, Arnal I. (2023) The mitotic role of adenomatous polyposis coli requires its bilateral interaction with tubulin and microtubules. J Cell Sci. Jan 15;136(2):jcs260152. doi: 10.1242/jcs.260152.

Fourest-Lieuvin A, Vinit A, Blot B, Perrot A, Denarier E, Saudou F, Arnal I. (2023) Controlled Tau Cleavage in Cells Reveals Abnormal Localizations of Tau Fragments. Neuroscience. May 10;518:162-177. doi: 10.1016/j.neuroscience.2022.08.016.

Peris L, Parato J, Qu X, Soleilhac JM, Lanté F, Kumar A, Pero ME, Martínez-Hernández J, Corrao C, Falivelli G, Payet F, Gory-Fauré S, Bosc C, Blanca Ramirez M, Sproul A, Brocard J, Di Cara B, Delagrange P, Buisson A, Goldberg Y, Moutin MJ, Bartolini F, Andrieux A. (2022) Tubulin tyrosination regulates synaptic function and is disrupted in Alzheimer's disease. Brain. Jul 29;145(7):2486-2506. doi: 10.1093/brain/awab436.

Boulan B, Ravanello C, Peyrel A, Bosc C, Delphin C, Appaix F, Denarier E, Kraut A, Jacquier-Sarlin M, Fournier A, Andrieux A, Gory-Fauré S, Deloulme JC. (2021) CRMP4-mediated fornix development involves Semaphorin-3E signaling pathway. Elife. Dec 3;10:e70361. doi: 10.7554/eLife.70361.

Cuveillier C, Boulan B, Ravanello C, Denarier E, Deloulme JC, Gory-Fauré S, Delphin C, Bosc C, Arnal I, Andrieux A. (2021) Beyond Neuronal Microtubule Stabilization: MAP6 and CRMPS, Two Converging Stories. Front Mol Neurosci. May 5;14:665693. doi: 10.3389/fnmol.2021.665693.

Cuveillier C, Delaroche J, Seggio M, Gory-Fauré S, Bosc C, Denarier E, Bacia M, Schoehn G, Mohrbach H, Kulik I, Andrieux, Arnal I, Delphin C (2020). MAP6 is an intraluminal protein that induces neuronal microtubules to coil. Science Adv 6:eaaz4344.

Serre L, Stoppin-Mellet V, Arnal I (2019) Adenomatous Polyposis Coli as a Scaffold for Microtubule End-Binding Proteins. J Mol Biol 431, 1993-2005.

Prezel E, Elie A, Delaroche J, Stoppin-Mellet V, Bosc C, Serre L, Fourest-Lieuvin A, Andrieux A, Vantard M, Arnal I (2018)
Tau can switch microtubule network organizations: from random networks to dynamic and stable bundles. Mol Biol Cell 29:154-165.

Peris L, Bisbal M, Martinez-Hernandez J, Saoudi Y, Jonckheere J, Rolland M, Sebastien M, Brocard J, Denarier E, Bosc C, Guerin C, Gory-Fauré S, Deloulme JC, Lanté F, Arnal I, Buisson A, Goldberg Y, Blanchoin L, Delphin C, Andrieux A (2018) A key function for microtubule-associated-protein 6 in activity-dependent stabilisation of actin filaments in dendritic spines. Nat Comm 9:3775.

Ramirez-Rios S, Denarier E, Prezel E, Vinit A, Stoppin-Mellet V, Devred F, Barbier P, Peyrot V, Sayas CL, Avila J, Peris L, Andrieux A, Serre L, Fourest-Lieuvin A, Arnal I (2016) Tau antagonizes end-binding protein tracking at microtubule ends through a phosphorylation-dependent mechanism. Mol Biol Cell 27:2924-2934.

Elie A, Prezel E, Guérin C, Denarier E, Ramirez-Rios S, Serre L, Andrieux A, Fourest-Lieuvin A, Blanchoin L, Arnal I (2015) Tau co-organizes dynamic microtubule and actin networks. Sci Rep 5:9964.

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