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B. Fourcade

La signalisation cellulaire : une chorégraphie coordonnée dans l’espace et dans le temps ou comment intégrer la composante spatiale

publié le

CONTEXTE
La signalisation cellulaire permet `a une cellule d’interagir avec son environnement. Dans le passé, elle a souvent été présentée comme un ensemble de canaux d’informations indépendants où les informations venant de l’extérieur de la cellule transitent vers l’intérieur où elles sont intégrées au génome. Cette conception a été par la suite remise en question et la signalisation cellulaire est maintenant vue comme un ensemble de réseaux de signalisation qui peuvent interagir et interférer. Non seulement ces réseaux sont coordonnées dans le temps, mais il est aussi fort probable qu’ils le soient aussi dans l’espace.
L’une des questions les plus intéressantes est alors de savoir comment différentes organisations spatiales des acteurs moléculaires peuvent donner différents observables et comment cette organisation dépend de la dynamique temporelle et spatiale de quelques effecteurs clefs. Nous nous intéresserons ici aux différents modes d’organisation des structures d’adhérence comme schématisé sur la figure ci-contre. Différents schémas d’organisation sont à priori possibles et il sera crucial dans chaque cas de dégager les caractéristiques essentielles qui donnent lieu à des
structures auto-organisées et autoentrenues rappellant les auto-solitons chimiques.


Le comportement des structures d’adhérence symbolisées ici par des croix dépend d’une protéine excitatrice qui est inactive en volume alors qu’elle devient active une fois qu’elle adhère à la membrane par un point d’ancrage. Là, elle peut diffuser et interagir avec des récepteurs membranaires pour donner de véritables nanoréacteurs chimiques. La figure représente ce qu’on appelle un cycle en physique statistique hors-équilibre et cette condition d’hors-équilibre s’avère cruciale pour obtenir des structures localisées dans l’espace.

PROJET
Dans le schéma ci-contre qui nous intéressera dans un premier temps, un molécule inactive dans le cytosol est recrutée sur la membrane par le biais de l’activation de son point d’ancrage. Elle peut alors diffuser et interagir avec des structures soit pour les exciter d’avantage, soit promouvoir une réaction chimique générant de nouveaux
sites d’interaction, soit changer leur environnement membrannaire qui influera à son tour sur l’état des récepteurs etc.
Le travail qui pourra se poursuivre en thèse consistera à donner des schémas simples inspirés de ce qui est connu pour une kinase très importante (src) en biologie cellulaire. Il faudra traiter les différents modèles en dimension 1 et 2 de façon analytique, de façon numérique et simuler en utilisant des algorithmes de simulation stochastiques. Ce stage est avant tout théorique, mais le travail sera accompagné d’une interaction soutenue avec une groupe de biologistes cellulaires et des expérimentateurs physiciens.

RESPONSABLE DE STAGE Bertrand Fourcade (Bertrand.Fourcade@univ-grenoble-alpes.fr)