Etude des mécanismes associés à la polarité rotationnelle des centrioles dans les cellules animales

Centrioles are evolutionarily conserved cellular structures. In animals, centrioles form the structural core of the centrosome, the main center of microtubule organization. Centrosomes are key players in cell organization, essential for fundamental cellular processes such as division and polarity. The oldest centriole within the centrosome also enables the assembly of the primary cilium, a sensory organelle important for the transduction of many signaling pathways. Cilia dysfunction is implicated in a class of genetic diseases called ciliopathies. Centrioles are present in all major eukaryotic groups, indicating that they have a common evolutionary origin. In many organisms, centrioles exhibit rotational asymmetry due to accessory structures associated with specific triplets. In the flagellated alga Chlamydomonas reinhardtii, the protein Vfl1p (Variable flagella number 1) controls the rotational asymmetry of centrioles. In this thesis, we show that an ortholog of Vfl1p called SMED-VFL1 is also required for rotational polarization of centrioles in multiciliated cells of the planarian Schmidtea mediterranea. This is also the case for VFL3, the ortholog of another protein controlling centriole rotational polarity in C. reinhardtii. In planarians, centrioles are arranged in a pattern generated by a network of centrioles with asymmetric properties. We identified VFL1 and VFL3 as components of centrioles required for the establishment of asymmetric connections between centrioles. These proteins affect the assembly of centriolar appendages responsible for anchoring cytoskeletal elements that control centriole position. We also show that the human orthologue of VFL3 is present at centriolar appendages required for microtubule anchoring and is necessary for this function. We then undertake a functional analysis of the human ortholog of VFL1, also called LRRCC1 (Leucine Rich Repeat and Coiled-Coil containing 1). A mutation in the gene encoding this protein has been linked to a specific ciliopathy, indicating its possible role in primary cilium function. In the context of the human centrosome, the centrioles do not show obvious rotational asymmetry. The older of the two centrioles that make up the centrosome has appendages organized in ninefold symmetry like the centriole itself. Using a super-resolution imaging technique called expansion microscopy, we show that the human ortholog of VFL1 preferentially associates with two consecutive triplets at the distal end of the centrioles, as previously observed in C. reinhardtii. VFL1 partially co-localizes and affects the recruitment of another distal component, C2CD3, which we show is also asymmetrically localized in the centriole lumen. The localization of VFL1 and C2CD3 in human centrioles is reminiscent of the shape of a filamentous structure present at the same level in flagellate centrioles. Furthermore, depletion of VFL1 in human cells induces defects in centriole structure, primary cilium assembly and cilium signaling. These results support that VFL1 cooperates with C2CD3 to organize the distal region of centrioles and confirm the involvement of VFL1 in ciliopathies. Thus, we demonstrate that rotational asymmetry of centrioles, an ancient property in eukaryotes, is conserved within the human centrosome, and is related to primary cilium function. Our results in planarian multiciliated cells also led us to analyze the role of human VFL1 in microtubule anchoring. We observed that VFL1 depletion induces a decrease in microtubule anchoring to the centrosome, in interphase and in mitosis. Together, these results shed new light on the molecular basis and functions of centriole rotational polarity in different biological contexts and during evolution.Les centrioles sont des structures cellulaires conservées au cours de l'évolution. Ils sont formés par des triplets de microtubules organisés selon une symétrie en 9. Chez les animaux, les centrioles forment le cœur du centrosome, le principal centre d'organisation des microtubules. Les centrosomes sont des acteurs clés de l'organisation cellulaire, essentiels à des processus fondamentaux tels que la division et la polarité cellulaires. Le plus âgé des centrioles au sein du centrosome permet aussi l'assemblage du cil primaire, un organite sensoriel important pour de nombreuses voies de signalisation. Des dysfonctionnements des cils sont impliqués dans une classe de maladies génétiques appelées ciliopathies. Les centrioles sont présents dans tous les principaux groupes eucaryotes, ce qui indique qu'ils ont une origine évolutive commune. Chez nombre d'organismes unicellulaires, les centrioles présentent une asymétrie rotationnelle due à des structures accessoires associées à des triplets spécifiques. Chez l'algue flagellée Chlamydomonas reinhardtii, la protéine Vfl1p contrôle l'asymétrie rotationnelle des centrioles. Dans cette thèse, nous montrons qu'un orthologue de Vfl1p est aussi nécessaire à la polarisation rotationnelle des centrioles dans les cellules multiciliées de la planaire Schmidtea mediterranea. C'est aussi le cas pour VFL3, l'orthologue d'une autre protéine contrôlant la polarité rotationnelle des centrioles chez C. reinhardtii. Chez la planaire, les centrioles sont arrangés en un réseau présentant une asymétrie chirale. Nous avons identifié VFL1 et VFL3 comme étant des composants des centrioles nécessaires à l'établissement de connexions asymétriques entre les centrioles. En effet, ces protéines affectent l'assemblage des appendices centriolaires responsables de l'ancrage des éléments de cytosquelette qui contrôlent la position des centrioles. Nous montrons également que l'orthologue humain de VFL3 est présent au niveau d'appendices centriolaires nécessaires à l'ancrage des microtubules et est nécessaire à cette fonction. Nous réalisons ensuite l'analyse fonctionnelle de l'orthologue humain de VFL1, aussi appelé LRRCC1. Dans le contexte du centrosome humain, les centrioles ne présentent pas d'asymétrie rotationnelle évidente. Le plus âgé des deux centrioles qui composent le centrosome possèdes des appendices organisés selon une symétrie en neuf comme le centriole lui-même. En utilisant une technique d'imagerie super-résolutive appelée expansion microscopy, nous montrons que l'orthologue humain de VFL1 s'associe préférentiellement à deux triplets consécutifs à l'extrémité distale des centrioles, comme cela avait été observé chez C. reinhardtii. VFL1 co-localise partiellement et affecte le recrutement d'un autre composant distal, C2CD3, dont nous montrons qu'il est également localisé de manière asymétrique dans la lumière du centriole. La localisation de VFL1 et C2CD3 dans les centrioles humains rappelle la forme d'une structure filamenteuse présente au même niveau dans les centrioles des flagellés. De plus, la déplétion de VFL1 dans les cellules humaines induit des défauts dans la structure du centriole, l'assemblage du cil primaire et la signalisation par le cil. Ces résultats indiquent que VFL1 coopère avec C2CD3 pour organiser la région distale des centrioles, et confirment le lien entre VFL1 et les ciliopathies suggéré par l'identification il y a quelques années d'une mutation dans le gène LRRCC1 chez deux patients atteints du syndrome de Joubert. Ainsi, nous mettons en évidence que l'asymétrie rotationnelle des centrioles, une propriété ancienne chez les eucaryotes, est conservée au sein du centrosome humain, et est liée à la fonction du cil primaire. L'ensemble de ces résultats apporte un éclairage nouveau sur les bases moléculaires et les fonctions de la polarité rotationnelle des centrioles dans différents contextes biologiques et au cours de l'évolution

Etude des mécanismes associés à la polarité rotationnelle des centrioles dans les cellules animales

Les centrioles sont des structures cellulaires conservées au cours de l'évolution. Ils sont formés par des triplets de microtubules organisés selon une symétrie en 9. Chez les animaux, les centrioles forment le cœur du centrosome, le principal centre d'organisation des microtubules. Les centrosomes sont des acteurs clés de l'organisation cellulaire, essentiels à des processus fondamentaux tels que la division et la polarité cellulaires. Le plus âgé des centrioles au sein du centrosome permet aussi l'assemblage du cil primaire, un organite sensoriel important pour de nombreuses voies de signalisation. Des dysfonctionnements des cils sont impliqués dans une classe de maladies génétiques appelées ciliopathies. Les centrioles sont présents dans tous les principaux groupes eucaryotes, ce qui indique qu'ils ont une origine évolutive commune. Chez nombre d'organismes unicellulaires, les centrioles présentent une asymétrie rotationnelle due à des structures accessoires associées à des triplets spécifiques. Chez l'algue flagellée Chlamydomonas reinhardtii, la protéine Vfl1p contrôle l'asymétrie rotationnelle des centrioles. Dans cette thèse, nous montrons qu'un orthologue de Vfl1p est aussi nécessaire à la polarisation rotationnelle des centrioles dans les cellules multiciliées de la planaire Schmidtea mediterranea. C'est aussi le cas pour VFL3, l'orthologue d'une autre protéine contrôlant la polarité rotationnelle des centrioles chez C. reinhardtii. Chez la planaire, les centrioles sont arrangés en un réseau présentant une asymétrie chirale. Nous avons identifié VFL1 et VFL3 comme étant des composants des centrioles nécessaires à l'établissement de connexions asymétriques entre les centrioles. En effet, ces protéines affectent l'assemblage des appendices centriolaires responsables de l'ancrage des éléments de cytosquelette qui contrôlent la position des centrioles. Nous montrons également que l'orthologue humain de VFL3 est présent au niveau d'appendices centriolaires nécessaires à l'ancrage des microtubules et est nécessaire à cette fonction. Nous réalisons ensuite l'analyse fonctionnelle de l'orthologue humain de VFL1, aussi appelé LRRCC1. Dans le contexte du centrosome humain, les centrioles ne présentent pas d'asymétrie rotationnelle évidente. Le plus âgé des deux centrioles qui composent le centrosome possèdes des appendices organisés selon une symétrie en neuf comme le centriole lui-même. En utilisant une technique d'imagerie super-résolutive appelée expansion microscopy, nous montrons que l'orthologue humain de VFL1 s'associe préférentiellement à deux triplets consécutifs à l'extrémité distale des centrioles, comme cela avait été observé chez C. reinhardtii. VFL1 co-localise partiellement et affecte le recrutement d'un autre composant distal, C2CD3, dont nous montrons qu'il est également localisé de manière asymétrique dans la lumière du centriole. La localisation de VFL1 et C2CD3 dans les centrioles humains rappelle la forme d'une structure filamenteuse présente au même niveau dans les centrioles des flagellés. De plus, la déplétion de VFL1 dans les cellules humaines induit des défauts dans la structure du centriole, l'assemblage du cil primaire et la signalisation par le cil. Ces résultats indiquent que VFL1 coopère avec C2CD3 pour organiser la région distale des centrioles, et confirment le lien entre VFL1 et les ciliopathies suggéré par l'identification il y a quelques années d'une mutation dans le gène LRRCC1 chez deux patients atteints du syndrome de Joubert. Ainsi, nous mettons en évidence que l'asymétrie rotationnelle des centrioles, une propriété ancienne chez les eucaryotes, est conservée au sein du centrosome humain, et est liée à la fonction du cil primaire. L'ensemble de ces résultats apporte un éclairage nouveau sur les bases moléculaires et les fonctions de la polarité rotationnelle des centrioles dans différents contextes biologiques et au cours de l'évolution.Centrioles are evolutionarily conserved cellular structures. In animals, centrioles form the structural core of the centrosome, the main center of microtubule organization. Centrosomes are key players in cell organization, essential for fundamental cellular processes such as division and polarity. The oldest centriole within the centrosome also enables the assembly of the primary cilium, a sensory organelle important for the transduction of many signaling pathways. Cilia dysfunction is implicated in a class of genetic diseases called ciliopathies. Centrioles are present in all major eukaryotic groups, indicating that they have a common evolutionary origin. In many organisms, centrioles exhibit rotational asymmetry due to accessory structures associated with specific triplets. In the flagellated alga Chlamydomonas reinhardtii, the protein Vfl1p (Variable flagella number 1) controls the rotational asymmetry of centrioles. In this thesis, we show that an ortholog of Vfl1p called SMED-VFL1 is also required for rotational polarization of centrioles in multiciliated cells of the planarian Schmidtea mediterranea. This is also the case for VFL3, the ortholog of another protein controlling centriole rotational polarity in C. reinhardtii. In planarians, centrioles are arranged in a pattern generated by a network of centrioles with asymmetric properties. We identified VFL1 and VFL3 as components of centrioles required for the establishment of asymmetric connections between centrioles. These proteins affect the assembly of centriolar appendages responsible for anchoring cytoskeletal elements that control centriole position. We also show that the human orthologue of VFL3 is present at centriolar appendages required for microtubule anchoring and is necessary for this function. We then undertake a functional analysis of the human ortholog of VFL1, also called LRRCC1 (Leucine Rich Repeat and Coiled-Coil containing 1). A mutation in the gene encoding this protein has been linked to a specific ciliopathy, indicating its possible role in primary cilium function. In the context of the human centrosome, the centrioles do not show obvious rotational asymmetry. The older of the two centrioles that make up the centrosome has appendages organized in ninefold symmetry like the centriole itself. Using a super-resolution imaging technique called expansion microscopy, we show that the human ortholog of VFL1 preferentially associates with two consecutive triplets at the distal end of the centrioles, as previously observed in C. reinhardtii. VFL1 partially co-localizes and affects the recruitment of another distal component, C2CD3, which we show is also asymmetrically localized in the centriole lumen. The localization of VFL1 and C2CD3 in human centrioles is reminiscent of the shape of a filamentous structure present at the same level in flagellate centrioles. Furthermore, depletion of VFL1 in human cells induces defects in centriole structure, primary cilium assembly and cilium signaling. These results support that VFL1 cooperates with C2CD3 to organize the distal region of centrioles and confirm the involvement of VFL1 in ciliopathies. Thus, we demonstrate that rotational asymmetry of centrioles, an ancient property in eukaryotes, is conserved within the human centrosome, and is related to primary cilium function. Our results in planarian multiciliated cells also led us to analyze the role of human VFL1 in microtubule anchoring. We observed that VFL1 depletion induces a decrease in microtubule anchoring to the centrosome, in interphase and in mitosis. Together, these results shed new light on the molecular basis and functions of centriole rotational polarity in different biological contexts and during evolution

Les anti-TNFa dans la polyarthrite rhumatoïde (existe-t-il une séquence de traitement optimale ?)

La prise en charge de la polyarthrite rhumatoïde (PR) a considérablement évolué depuis l avènement des biothérapies. Parmi ces molécules, les anti-TNFa sont prescrits en première ligne. En cas d échec, le prescripteur peut réaliser la rotation des anti-TNFa. D après les données de la littérature, cette stratégie semble souvent appropriée. Toutefois, les modalités de rotation ne sont que partiellement codifiées. L objectif principal de ce travail était de déterminer s'il existe un ordre de prescription permettant un meilleur maintien thérapeutique des anti-TNFa. Les objectifs secondaires étaient d étudier l influence de la cause d arrêt et du délai de mise en place d un traitement anti-TNFa par rapport au diagnostic sur le maintien thérapeutique de ces différentes molécules. Les résultats montrent que la séquence ne semble pas avoir d influence sur le maintien thérapeutique de l étanercept et de l adalimumab. Seule la durée moyenne de traitement par l infliximab paraît être impactée par l ordre de prescription des anti-TNFa. Il n existe pas de différence significative en termes de survie thérapeutique d un deuxième anti-TNFa en fonction de la cause d arrêt du premier traitement. Enfin, le maintien thérapeutique par anticorps est significativement plus important lorsque le premier anti-TNFa est débuté plus de dix ans après le diagnostic que lorsqu il est débuté dans un délai de un à cinq ans. Nous avons pu mettre en évidence des tendances qui méritent d être investiguées et qui nous encouragent à la réalisation d une évaluation contrôlée de la conduite à tenir en cas d échec à un anti-TNFa dans le traitement de fond de la PR.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocSudocFranceF

Générer une symétrie bilatérale à partir de composants asymétriques

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DISCO is key to successful centriole maturation

International audienceCentriole maturation is essential for ciliogenesis, but which proteins and how they regulate ciliary assembly is unclear. In this issue, Kumar et al. (2021. J. Cell Biol. https://doi.org/10.1083/jcb.202011133) shed light on this process by identifying a ciliopathy complex at the distal mother centriole that restrains centriole length and supports the formation of distal appendages

hVFL3/CCDC61 is a component of mother centriole subdistal appendages required for centrosome cohesion and positioning

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Length-limitation of astral microtubules orients cell divisions in intestinal crypts

SUMMARY Planar spindle orientation is critical for epithelial tissue organization, and generally instructed from the long cell shape axis or cortical polarity domains. We introduced mouse intestinal organoid crypts to study spindle orientation in a monolayered mammalian epithelium. Although spindles were planar in this tissue, mitotic cells remained elongated along the apico-basal axis and polarity complexes were segregated to basal poles, so that spindles oriented in an unconventional manner, orthogonal to both polarity and geometric cues. Using high-resolution 3D imaging, simulations, cell shape and cytoskeleton manipulations, we show that planar divisions resulted from a length-limitation in mitotic-phase astral microtubules which precludes them from interacting with basal polarity, and oriented spindles from the local geometry of apical domains. Accordingly, lengthening microtubules affected spindle planarity, cell positioning and crypt arrangement. We conclude that microtubule length regulation may serve as a key mechanism for spindles to sense local cell shapes and tissue forces to preserve mammalian epithelial architecture

Emergence of a Bilaterally Symmetric Pattern from Chiral Components in the Planarian Epidermis

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Inhibition of biofilm formation with nisin A and nisin I4V peptides.

<p>(A) Results of treatment of <i>S. pseudintermedius</i> DK729 with 1, 1/2, 1/4, 1/8 and 1/16X MIC of nisin A and nisin I4V peptides for 24 hrs prior to biofilm formation. The amount of biofilm was quantified by measuring the OD₅₉₅ of crystal violet dissolved in acetic acid. The means and standard deviations of triplicate determinations are presented. Asterisks indicate statistically significant differences (Student’s t-test) between peptides used at similar concentration (** = <i>p</i> < 0.01) and (B) Growth curve analysis of strain <i>S. pseudintermedius</i> DK729 in 1X MIC peptides of nisin A (closed square), I4V (closed diamond) and no peptide (open circle).</p

Specific activity of nisin A and nisin I4V against a range of indicator organisms.

<p>Results from minimum inhibitory concentration assays of purified nisin A and nisin I4V against various Gram-positive targets. Values given are identical results from three independent determinations. Fold Difference represents the improvement of I4V compared to nisin against the relevant indicator.</p><p>Specific activity of nisin A and nisin I4V against a range of indicator organisms.</p