[tel-01179545] Investigation des Interactions Toxine-Cellule et du Confinement des Récepteurs dans la Membrane Cellulaire

La membrane cellulaire est l’interface de communication et d’échange entre la cellule et le monde extérieur. En tant que telle, sa structure et composition ont une importance centrale à la viabilité de la cellule. Les protéines qui résident dans la membrane apportent la fonctionnalité nécessaire pour permettre à la membrane d’accomplir ces tâches. Ces récepteurs se retrouvent dans un environnement de haute hétérogénéité qui renforce leur efficacité. Nous avons étudié cet environnent en suivant des récepteurs uniques dans la membrane grâce aux nanoparticules dopées aux terres rares. Ces nanoparticules produisent des signaux continus, non-interrompus, permettant de suivre des trajectoires pendant plusieurs minutes. Nous avons ensuite utilisé une méthode basée sur l’inférence bayésienne pour analyser et comparer les trajectoires obtenues, et pour extraire le potentiel de confinement de forme arbitraire correspondant à chaque trajectoire. Nous avons d’abord validé l’approche de l’inférence bayésienne en démontrant que cette méthode peut également être utilisée pour la calibration d’un montage de pinces optiques. Par ailleurs, nous avons démontré que cette approche est supérieure aux techniques couramment utilisées pour la calibration des pinces optiques. Puis, nous avons appliqué cette méthode aux trajectoires des récepteurs de la toxine epsilon (de Clostridium perfringens) dans des cellules rénales canines Madin- Darby (MDCK). En particulier, nous avons étudié l’évolution du potentiel de confinement et de la diffusivité à l’intérieur des domaines confinant les récepteurs pendant l’action d’un agent déstabilisant les domaines de confinement, ainsi que les événement de ‘hopping’ pendant lesquels le récepteur change de domaine de confinement, et déterminé les énergies de ‘hopping’ associées. De plus, nous avons observé l’effet d’une force externe appliquée au récepteur, produite par un flux hydrodynamique. L’application d’une force a mis en évidence une dépendance du confinement des récepteurs du cytosquelette d’actine en plus du confinement produit par la distribution des lipides. Pour approfondir notre investigation du confinement des récepteurs de la membrane, nous avons classifié les potentiels de confinement obtenus pour les récepteurs résidant à l’intérieur et à l’extérieur des radeaux lipidiques. Les potentiels ressentis par les récepteurs en dehors des domaines lipidiques sont plus plats au centre du domaine de confinement et plus abrupts vers les bords du domaine par rapport aux potentiels ressentis par les protéines dans les radeaux. Enfin, nous avons étendu la technique de suivi de particules uniques en 3D en utilisant la largeur de la fonction de réponse du signal de la nanoparticule. De cette manière, nous avons observé le mouvement d’internalisation de nanoparticules couplées à un fragment de la chaine lourde de la toxine botulique A de Clostridium botulinum dans des cellules intestinales de souris de la lignée m-ICcl2.

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