Glioblastoma migration along constraints with different geometries: how to mimick brain parenchyma invasion?

International audienceA microfluidic device is demonstrated to analyze glioblastoma migration along constraints with precisely designed geometries. This in-vitro model reveals physiologically relevant glioma invasion scenarios: full migration along constraints, suspended motion by extreme constriction, and limited migration associated with the ejection of plasma membrane particles due to the continuing extension

Beyond Autonomy: Coersion and Morality in Clinical Relationships

International audienc

Appeal No. 0678: Perto Drilling Corp., Inc. v. Division of Mineral Resources Management

Chief\u27s Order 99-15

The Conservation Status of the Southern Cavefish Typhlichthys subterraneus in Arkansas,

National audienc

Filamin A, a key regulatory actor of high-grade glioma invasion mechanisms : involvement in urotensin II chemokine receptor signalization and trafficking

Les glioblastomes multiformes (GBM) sont les tumeurs les plus fréquentes et agressives du système nerveux central. Le traitement standard des GBM suit le « Protocole de Stupp » qui consiste en une résection chirurgicale de la tumeur la plus large possible, suivie d’une radiothérapie/chimiothérapie au temozolomide (TMZ) concomitante. Malgré ce traitement lourd de première ligne, les patients atteints de GBM présentent une survie médiane de seulement 14,6 mois. Même si la résection semble la plus complète possible, le caractère diffus et invasif des cellules de GBM est à l’origine de récidives quasi-systématiques en bordure de la cavité de résection. L’invasion du parenchyme cérébrale sain par les cellules de GBM, enbordure ou à distance de la zone de résection, constitue par conséquent un enjeu thérapeutique majeur. Ces mécanismes d’invasion sont portés par des transformations cellulaires liées aux contraintes environnementales telles que l’hypoxie et l’angiogenèse, responsables d’une transition mésenchymateuse (TM) principalement contrôlée par les facteurs de transcriptions STAT3 et CEBPα qui stimulent 70% des gènes secondaires mésenchymateux. L’hypoxie associée à la TM entraînent notamment la surexpression de récepteurs à 7 domaines transmembranaires couplés aux protéines G (RCPGs) de chimiokines, entres autres. Le RCPG chimiotactique le plus largement étudié dans le GBM est le CXCR4 relayant ses effets promigratoires via les couplages et les voies Gαi/PIγK/PIPγ et Gα12/13/Rho/ROCK ainsi que son endocytose clathrine-dépendante et le recyclage relayé par l’activité de β-arrestines. Des travaux déjà réalisés dans notre équipe ont aussi pu mettre en évidence que le récepteur UT du neuropeptide urotensine II (UII) se comporte comme un récepteur de chimiokine pouvant stimuler la migration directionnelle de cellules de GBM via l’activation séquentielle de Gαi/PIγK/PIPγ puis de Gα12/13/Rho/ROCK permettant la polarisation cellulaire, l’émission de lamellipodes, la polymérisation des fibres de stress d’actine, et la contraction cellulaire. Ainsi il apparait que la redondance d’expression et de couplages des RCPGs chimiotactiques constitue un verrou majeur en termes de ciblage thérapeutique de l’un de ces systèmes. C’est sur la base de ces observations que nous avons entrepris d’isoler de nouveaux partenaires protéiques communs à ces récepteurs pouvant être la source de développement de nouvelles stratégies anti-invasives.Multiform glioblastoma (GBM) are the most frequent and aggressive tumor of the central nervous system (CNS). The standard treatment therapy for GBM follows the “Stupp protocol”consisting in the most complete surgical resection combined with radio/chemotherapy with temozolomide (TMZ). Despite this heavy first line treatment, patients with GBM display a survival median of only 14.6 months. Even if the resection as large as possible, the diffuse properties of GBM cells leads to a quasi-systematic invasion of the margin of the resection cavity. The healthy brain parenchyma invasion by GBM cells, in margin or at distance of the resection cavity, constitutes a main therapeutic issue. These invasion mechanisms are carried by cell transformations caused by the microenvironment such as hypoxia and angiogenesis responsible for mesenchymal transition (MT) mainly controlled by two transcription factors STATγ and CEBPα which stimulate 70% of secondary mesenchymal genes. Hypoxia associated with MT triggers the expression of chemokine G protein-coupled receptor (GPCRs). The most studied chemotactic GPCR in GBM is CXCR4 which mediates promigratory effects through Gαi/PIγK/PIPγ and Gα13/Rho/ROCK as well as its endocytosis and recycling mediated by β-arrestins. Our team already demonstrated that the UT receptor of the neuropeptide urotensin II (UII) behaves like a chemokine receptor and stimulates GBM directional migrationby Gαi/PIγK/PIPγ and Gα13/Rho/ROCK allowing cell polarization, lamellipodia formation, actin stress fiber polymerization and cell contraction. Thus it appears that the expression and coupling redundancy of chemotactic GPCRs constitute a major brake for the development oftargeted therapy against these systems. Based on these observations, we proposed to identify new protein partners common to these chemokine GPCRs which could then be targeted by future anti-invasive therapies. First, we validated the systematic redundancy of expression of CXCR4/SDF-1α and UT/UII systems by immunohistochemical studies carried in various patient glioma grades (Collaboration with Pr A. Laquerrière, CHU Rouen Hospital). These systems are more strongly co-expressed in pseudopalisadic peri-necrotic hypoxic GBM areas. A two-hybrid screening of a bank of human brain cDNA allowed us to demonstrate that the 332-352 C-terminal amino acid sequence of UT interacts with the repeat D19-D20 domains of a platform protein called Filamin A (FlnA)

La Filamine A, acteur central relayant les mécanismes d'invasion des gliomes de haut-grade : implication dans la signalisation et le trafic du récepteur chimiotactique de l'urotensine II

Multiform glioblastoma (GBM) are the most frequent and aggressive tumor of the centralnervous system (CNS). The standard treatment therapy for GBM follows the “Stupp protocol”consisting in the most complete surgical resection combined with radio/chemotherapy withtemozolomide (TMZ). Despite this heavy first line treatment, patients with GBM display asurvival median of only 14.6 months. Even if the resection as large as possible, the diffuseproperties of GBM cells leads to a quasi-systematic invasion of the margin of the resectioncavity. The healthy brain parenchyma invasion by GBM cells, in margin or at distance of theresection cavity, constitutes a main therapeutic issue. These invasion mechanisms are carriedby cell transformations caused by the microenvironment such as hypoxia and angiogenesisresponsible for mesenchymal transition (MT) mainly controlled by two transcription factorsSTAT3 and CEBPα which stimulate 70% of secondary mesenchymal genes. Hypoxiaassociated with MT triggers the expression of chemokine G protein-coupled receptor (GPCRs).The most studied chemotactic GPCR in GBM is CXCR4 which mediates promigratory effectsthrough Gαi/PI3K/PIP3 and Gα13/Rho/ROCK as well as its endocytosis and recycling mediatedby β-arrestins. Our team already demonstrated that the UT receptor of the neuropeptideurotensin II (UII) behaves like a chemokine receptor and stimulates GBM directional migrationby Gαi/PI3K/PIP3 and Gα13/Rho/ROCK allowing cell polarization, lamellipodia formation,actin stress fiber polymerization and cell contraction. Thus it appears that the expression andcoupling redundancy of chemotactic GPCRs constitute a major brake for the development oftargeted therapy against these systems. Based on these observations, we proposed to identifynew protein partners common to these chemokine GPCRs which could then be targeted byfuture anti-invasive therapies.First, we validated the systematic redundancy of expression of CXCR4/SDF-1α and UT/UIIsystems by immunohistochemical studies carried in various patient glioma grades(Collaboration with Pr A. Laquerrière, CHU Rouen Hospital). These systems are more stronglyco-expressed in pseudopalisadic peri-necrotic hypoxic GBM areas. In order to identify whether this interaction between FlnA and UT could exert a functionalimpact in GBM activity, we evaluated the FlnA mRNA expression levels by means of RNAseqdata from The Cancer Genome Atlas (TCGA) and IVYgap (IVY glioblastoma atlas project)data bases. These analyses highlighted that FlnA expression levels are correlated with gliomagrades, showing the highest levels in IDH1/2 (Isocitrate Dehydrogenase 1 & 2) wild typemesenchymal GBM. FlnA overexpression is shown associated with a decrease of overallsurvival and earlier recurrence. Moreover IVYgap data analysis combined withimmunolabelings performed on glioma patient samples, revealed that is strongly express inpseudopalisades and hypoxic areas as well as in microvascular proliferation areas. Additionalanalysis FlnA-associated ontological gene networks based on genes which expression is themost correlated with FlnA in glioma, stressed main networks associated with PI3K pathway,cell polarization and adhesion or cytoskeleton regulation.In order to study FlnA intrinsic properties in GBM activity, FlnA expression levels were firstconfirmed in GBM cell lines under normoxia and hypoxia. Hypoxia triggered FlnA mRNAoverexpression as well as increased FlnA and UT protein forms. We generated from the U87GBM cell line, a KnockOut (KO) U87 cell line deleted for the gene encoding FlnA by usingthe CRISPR/Cas9 technology. FlnA deletion in U87 cells is associated with a significantdecrease of their proliferative capacities, a mechanism characterized by cell accumulation inG1 cell cycle phase, suggesting a slow progression towards S phase and accumulation insenescence. Moreover, FlnA depletion was shown to sensitize U87 cells to TMZ andIrininotecan (CPT-11) tested at low concentrations (10-7M of each). Regarding motility, U87cells displayed spontaneous production of lamellipodia, actin stress fibers and focal adhesionpoints, responsible for “mesenchymal endogenous” migration. However, FlnAKO cellsexhibited a significant decrease of their motility associated with a reduction of focal adhesionpoints labeled by an anti phospho_paxillin antibody, associated with a major inhibition of actinstress fiber polymerization. The quantification of the number and the type of membraneprotrusions on the two cell lines indicated that U87-FlnAKO are unable to generate and stabilizelamellipodia. These observations show that FlnA is essential for actin stress fiberpolymerization, lamellipodia formation and focal adhesion maturation essential for chemotacticdirectional migration.Previous work of our team demonstrated that UT receptor mediates glioma chemotacticmigration through Gαi/PI3K/PIP3 and Gα13/Rho/ROCK allowing lamellipodia expansion andvinculin focal adhesion maturation. In this study we showed that the absence of FlnA preventsadhesion/de-adhesion cycles stimulated by the UII (10-8M)-induced UT activation, as well asthe directional migration in response to UII (10-12 M, 10-9 M and 10-7 M) in the Boyden chamberassay. This strongly suggests that FlnA may control GPCR-dependent chemotactic migrationin general and UT in particular. We next investigated whether this interaction would play a role in UT couplings andtrafficking. In the presence of FlnA, U87 cells expressing recombinant UT-eYFP uncoupled toGαq, but precoupled within lamellipodia with Gαi , while this colocalization increased withinthe cytosol after UII treatment. In U87-FlnAKO cells, this Gαi precoupling was not found butUT appeared mainly colocalized with Gαq mainly after UII treatment. This new couplingacquisition was confirmed by specific calcium mobilization after UII treatment in U87-FlnAKOcells. Thus, FlnA seems essential for UT precoupling to Gαi and Gαq exclusion in GBM cells.During a sustain activation, UT receptor is present in membrane ruffles of U87 cells and couldbe internalized and endocytate after UII treatment (10-7M and 10-9M). These membrane rufflesare absent in FlnAKO cells and UT was expressed at the plasma membrane even after sustainedUII treatment. We conclude here that FlnA plays a key role in the transport regulation of UT tothe lamellipodia through ruffles expansion and in UT internalization/endocytosis process.Reciprocally, we demonstrated that UT activation in U87 cells triggered FlnA cleavagecharacterized by the detection of FlnA band at 110-130 kDa in Western blot, associated with aUT relocalization at the plasma membrane. These mechanisms are inhibited in presence ofpertussis toxin (PTX) which inhibits Gαi activity while cells still emitted lamellipodia possiblyvia free complexes allowing PI3K activation. Results of the receptor distributionquantification suggested that receptor relocation after stimulation is dependent on Gαi activity,PKA inhibition that would favor calpains activity to induce FlnA proteolysis and UTredistribution after UII stimulation.Finally, we performed orthotropic U87 and U87-FlnAKO cells xenograft in the striatum ofNMRI/Nude mice. We observed a significant survival improvement of U87-FlnAKO injectedmice compared with control mice injected with U87 cells. Immunolabelings performed on braintumor slices obtained from sampled injected mouse brains at 15 days post-injection, showed adrastic modification of the U87-FlnAKO tumor phenotype. Indeed, U87-GBM displayed anecrotic tumor core associated with a highly invasive phenotype, sometimes multifocal withstrong and intense FlnA and MMP-9 labelings, showings colocalisation between FlnA and UTin invasive processes, around UII-expressing components. U87-FlnAKO GBM rather exhibiteda highly circumscribe phenotype accompanied by the loss of FlnA, UT and MMP-9 expressionas well as by occurrence of a normal vascularization. However the CD44 labeling was notmodified in the presence or the absence of FlnA in U87 GBM cells, suggesting that FlnAdeletion is not controlling expression all mesenchymal markers, but rather repressesdownstream GBM invasive properties.Altogether these data show that FlnA plays a major role in proliferation and adhesionprocesses in GBM cells. Moreover, FlnA directly controls UT receptor signalings byconditioning in one hand its precoupling to Gαi and on the other hand by allowing its rapid anddynamic internalization/endocytosis and its recycling to the lamellipodia. Thus it is possible todevelop therapeutic strategies specifically targeting FlnA/UT interaction in order to preventhealthy brain invasion mediated by UT, and more generally, by all chemokine receptorsinteracting with FlnA.Les glioblastomes multiformes (GBM) sont les tumeurs les plus fréquentes et agressives dusystème nerveux central. Le traitement standard des GBM suit le « Protocole de Stupp » quiconsiste en une résection chirurgicale de la tumeur la plus large possible, suivie d’uneradiothérapie/chimiothérapie au temozolomide (TMZ) concomitante. Malgré ce traitementlourd de première ligne, les patients atteints de GBM présentent une survie médiane deseulement 14,6 mois. Même si la résection semble la plus complète possible, le caractère diffuset invasif des cellules de GBM est à l’origine de récidives quasi-systématiques en bordure de lacavité de résection. L’invasion du parenchyme cérébrale sain par les cellules de GBM, enbordure ou à distance de la zone de résection, constitue par conséquent un enjeu thérapeutiquemajeur. Ces mécanismes d’invasion sont portés par des transformations cellulaires liées auxcontraintes environnementales telles que l’hypoxie et l’angiogenèse, responsables d’unetransition mésenchymateuse (TM) principalement contrôlée par les facteurs de transcriptionsSTAT3 et CEBP qui stimulent 70% des gènes secondaires mésenchymateux. L’hypoxieassociée à la TM entraînent notamment la surexpression de récepteurs à 7 domainestransmembranaires couplés aux protéines G (RCPGs) de chimiokines, entres autres. Le RCPGchimiotactique le plus largement étudié dans le GBM est le CXCR4 relayant ses effets promigratoires via les couplages et les voies Gαi/PI3K/PIP3 et Gα12/13/Rho/ROCK ainsi que sonendocytose clathrine-dépendante et le recyclage relayé par l’activité de β-arrestines. Destravaux déjà réalisés dans notre équipe ont aussi pu mettre en évidence que le récepteur UT duneuropeptide urotensine II (UII) se comporte comme un récepteur de chimiokine pouvantstimuler la migration directionnelle de cellules de GBM via l’activation séquentielle deGαi/PI3K/PIP3 puis de Gα12/13/Rho/ROCK permettant la polarisation cellulaire, l’émission delamellipodes, la polymérisation des fibres de stress d’actine, et la contraction cellulaire. Ainsiil apparait que la redondance d’expression et de couplages des RCPGs chimiotactiquesconstitue un verrou majeur en termes de ciblage thérapeutique de l’un de ces systèmes. C’estsur la base de ces observations que nous avons entrepris d’isoler de nouveaux partenairesprotéiques communs à ces récepteurs pouvant être la source de développement de nouvellesstratégies anti-invasives.Dans un premier temps, nous avons validé la redondance d’expression systématique dessystèmes CXCR4/SDF-1α et UT/UII par immunomarquages réalisés sur des prélèvements dedifférents grades de gliome de patients (Collaboration avec Pr A. Laquerrière, CHU Rouen).Ces systèmes sont plus particulièrement co-surexprimés dans les régions hypoxiquespseudopalissadiques péri-nécrotiques des GBM. Afin d’identifier si une telle interaction entre le récepteur UT et la FlnA peut constituer unmécanisme fonctionnel dans l’activité des GBM, nous avons évalué les niveaux d’expressionde la FlnA à l’aide des informations de RNAseq de la base de données du TCGA (The CancerGenome Atlas) et de IVYgap (IVY glioblastome atlas project). Ces analyses de données bioinformatiquesnous ont permis de mettre en évidence que les niveaux d’expressions de FlnAsont corrélées aux grades des gliomes, montrant les niveaux les plus élevés dans les GBMmésenchymateux au statut IDH1/2 (isocitrate déshydrogénase1/2) sauvage. La surexpressionde FlnA est associée à une diminution de la survie globale et une récidive plus précoce. De plus,les études des données de la base IVYgap combinées aux immunomarquages réalisés sur lesprélèvements de gliomes de patients, mettent en évidence que la FlnA est très fortementexprimée dans les régions hypoxiques et pseudopalissadiques ainsi que dans les régions deprolifération microvasculaire. L’analyse de réseaux ontologiques réalisée à partir des donnéesde niveaux d’expression des gènes dont l’expression est corrélée à la FlnA dans les gliomes, arévélée des réseaux associés à la voie PI3K, à la polarisation cellulaire, aux adhésions ou à larégulation du cytosquelette.Afin d’étudier les propriétés intrinsèques de la FlnA dans la régulation de l’activité descellules de GBM, les niveaux d’expression de FlnA ont été confirmés dans des lignées de GBM,en conditions normoxiques et hypoxiques, cette dernière permettant l’augmentationtranscriptionnelle des ARNm codant la FlnA, et protéique de la FlnA et de l’UT. Nous avons àpartir de la lignée de GBM U87, généré une lignée KnockOut (KO) délétée du gène codant laFlnA grâce au système CRISPR/Cas9. L’absence de FlnA dans la lignée U87, est associée àune réduction des capacités prolifératives, un mécanisme associé à une accumulation de cellulesen phase G1 du cycle cellulaire, suggérant une faible progression des cellules vers la phase S etl’augmentation de la senescence. De plus, la délétion de la FlnA sensibilise les cellules U87aux chimiothérapies TMZ et d’Irinotecan (CPT-11) testées à faibles concentrations (10-7M,chaque). En termes de motilité, les cellules U87 montrent spontanément la présence delamellipodes, de fibres de stress d’actine et de points focaux d’adhésion, responsables d’unemigration de type « mésenchymateuse endogène ». En revanche, les cellules FlnAKOprésentent une diminution significative de leur motilité associée à la réduction du nombred’adhésions focales marquées par un anti-Phospho_paxilline, ainsi qu’à une inhibition majeurede la polymérisation des fibres de stress d’actine. La quantification du nombre et du type deprotrusions membranaires sur ces 2 lignées indique que les cellules U87-FlnAKO sont dansl’incapacité de générer et de stabiliser des lamellipodes. Ces observations montrent que la FlnAest essentielle pour la polymérisation des fibres de stress d’actine, formation de lamellipodes,et la maturation des points focaux d’adhésion indispensables à la migration chimiotactiquedirectionnelle.Les travaux précédant de l’équipe avaient montré que le récepteur UT relaye la migrationchimiotactique de gliome via l’activation de Gαi/PI3K/PIP3 et Gα12/13/Rho/ROCK permettantl’expansion du lamellipode et la maturation de points focaux d’adhésion comportant lavinculine. Dans la présente étude nous montrons que l’absence de FlnA prévient les cyclesd’adhésion/dé-adhésion provoquées par la stimulation de l’UT par l’UII (10-8M), ainsi que lamigration directionnelle en chambre de Boyden en réponse à des concentrations croissantesd’UII (10-12 M, 10-9 M et 10-7 M), suggérant que la FlnA contrôle la migration chimiotactiquedépendante d’un RCPG tel que l’UT. Nous avons ensuite recherché si la FlnA était impliquée dans les couplages du récepteur UTet son trafic cellulaire. En présence de FlnA dans les cellules U87 exprimant le récepteur UTeYFPrecombinant, les données immunocytochimiques montrent que le récepteur UT n’est pasassocié à Gαq, mais est co-localisé voire précouplé à la protéine Gαi au lamellipode et que cetteco-localisation est augmentée au niveau intracellulaire après un traitement par l’UII. Dans lescellules U87-FlnAKO, ce précouplage Gαi n’est pas retrouvé, alors que l’UT se trouve colocaliséavec Gαq principalement après traitement par l’UII. Cette acquisition de couplage estconfirmée par la stimulation de la mobilisation calcique spécifiquement détectée dans lescellules U87-FlnAKO traitées par des concentrations croissantes d’UII. Ainsi, la FlnA sembleessentielle au pré-couplage Gαi et l’exclusion du couplage Gαq dans les cellules de GBM. Lorsd’une activation plus prolongée, le récepteur l’UT, présent dans des ruffles membranaires(ondulations de la membrane plasmique en préparation d’une expansion membranaire) descellules U87 et être internalisé/endocyté après traitement par l’UII (10-7M, 10-9M). Ces rufflesmembranaires sont absents dans les cellules U87-FlnAKO et l’UT est présent à la membraneplasmique y compris après un traitement prolongé en présence d’UII, suggérant que la FlnAjoue un rôle central dans la régulation du transport au lamellipode et au processusd’internalisation du récepteur UT. Réciproquement, nous avons aussi montré que l’activationdu récepteur UT entraîne dans les cellules U87 un clivage de la FlnA et une bande à 110-130kDa détectée en Western blot, ainsi qu’une relocalisation du récepteur UT à la membraneplasmique. Ces mécanismes sont bloqués en présence de pertussis toxine (PTX) qui inhibel’activité de Gαi, alors que les cellules émettent toujours de larges lamellipodes possiblementgrâce au complexe libéré et l’activation de PI3K. Les résultats obtenus lors desquantifications de la distribution du récepteur dans les différents compartiments cellulairessuggèrent donc que le clivage de la FlnA dépendant de la protéine Gi capable potentiellementd’inhiber l’activité d’une PKA et de stimuler de fait les calpaïnes, est nécessaire àl’accumulation du récepteur au lamellipode suite à une stimulation par l’UII.Enfin, nous avons réalisé des xénogreffes orthotopiques des lignées U87 et U87-FlnAKOdans des lignées de souris Nude/NMRI. Cette étude a permis de mettre en évidence uneamélioration significative de la survie des animaux xénogreffés au niveau striatal avec la lignéeU87-FlnAKO comparativement aux animaux contrôle. Des séries d’immunomarquages réaliséssur des cerveaux d’animaux prélevés de manière précoces (15 jours), ont permis de mettre unmettre en évidence une modification majeure du phénotype des GBM issus des cellules U87-FlnAKO. En effet, les GBM-U87 présentent un coeur tumoral plutôt d’apparence nécrotique etune morphologie hautement invasive, parfois multifocale, accompagnée d’un fort marquage dela FlnA et MMP-9 (Matrix Metallopeptidase 9), montrant une co-localisation des marquagesUT et FlnA dans les processus invasifs et une angiogenèse anormale. A contrario, les GBMU87-FlnAKO présentent un phénotype hautement circonscrit accompagné d’une perte desmarquages FlnA, UT et MMP-9, et d’une vascularisation plutôt normalisée. Cependant lapersistance de la détection du marqueur CD44 dans ces tumeurs suggère que l’absence de FlnAn’impacte pas l’expression de tous les marqueurs mésenchymateux, mais réprime en aval lescapacités invasives des cellules U87.L’ensemble de ces données montre que la FlnA joue un rôle majeur dans la régulation desphénomènes de prolifération et d’adhésion liés à la migration des cellules de GBM. De plus laFlnA contrôle directement la signalisation du récepteur UT en conditionnant d’une part sonprécoulage à la protéine Gαi et d’autre part en permettant l’internalisation/endocytosedynamique du récepteur après stimulation et son recyclage au lamellipode. Ainsi il estenvisageable de développer des stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement l’interactionUT/FlnA afin de prévenir l’invasion du parenchyme sain relayée par l’activation de l’UT, maisde manière plus générale, par l’ensemble des systèmes chimiokines interagissant avec la FlnA

Glioblastoma migration along constraints with different geometries: how to mimick brain parenchyma invasion?

International audienceA microfluidic device is demonstrated to analyze glioblastoma migration along constraints with precisely designed geometries. This in-vitro model reveals physiologically relevant glioma invasion scenarios: full migration along constraints, suspended motion by extreme constriction, and limited migration associated with the ejection of plasma membrane particles due to the continuing extension

Chemotactic cell migration: the core autophagy protein ATG9A is at the leading edge

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The core autophagy protein ATG9A controls dynamics of cell protrusions and directed migration

International audienceChemotactic migration is a fundamental cellular behavior relying on the coordinated flux of lipids and cargo proteins toward the leading edge. We found here that the core autophagy protein ATG9A plays a critical role in the chemotactic migration of several human cell lines, including highly invasive glioma cells. Depletion of ATG9A protein altered the formation of large and persistent filamentous actin (F-actin)–rich lamellipodia that normally drive directional migration. Using live-cell TIRF microscopy, we demonstrated that ATG9A-positive vesicles are targeted toward the migration front of polarized cells, where their exocytosis correlates with protrusive activity. Finally, we found that ATG9A was critical for efficient delivery of β1 integrin to the leading edge and normal adhesion dynamics. Collectively, our data uncover a new function for ATG9A protein and indicate that ATG9A-positive vesicles are mobilized during chemotactic stimulation to facilitate expansion of the lamellipodium and its anchorage to the extracellular matrix