Microtubule-actin interactions underlie a diverse number of biological processes including cell motility, neuronal outgrowth, cellular wound healing, cell division and cortical flow. CRMPs (Collapsin Response Mediator Proteins) are a family of cytosolic phosphoproteins that play roles in regulating both actin and microtubule dynamics. The roles of the CRMP family of proteins in regulating these cellular processes have only been partially described. Our lab has been particularly interested in the function of the CRMP4 isoform because of its unique ability to complex with RhoA, a master regulator of the actin cytoskeleton. In this thesis we explore the function of CRMP4 in two biological processes that are dependent on actin and microtubule dynamics: mitosis (Chapter 2) and axon regeneration (Chapter 3 and 4). In Chapter 2, we identify CRMP4 as an important regulator of mitotic chromosomal alignment. We show that CRMP4 localizes to spindle microtubules during mitosis and that loss of CRMP4 disrupts chromosomal alignment, mitotic progression and spindle morphology. Furthermore, we demonstrate that these processes are dependent on CRMP4 phosphorylation, which may be important for recruitment of additional proteins to the mitotic machinery. In Chapter 3, we investigate the ability of an adeno-associated virus (AAV) encoding a CRMP4 antagonist C4RIP (CRMP4-RhoA inhibitory peptide) to enhance adult retinal ganglion cell (RGC) axon regeneration in an in vivo preclinical optic nerve injury model. We describe the inability of AAV-C4RIP to promote RGC regeneration and discuss the likelihood that AAV-mediated expression levels of C4RIP may be insufficient to promote regeneration. In Chapter 4, we describe the development and validation of cell permeable recombinant C4RIP (TAT-C4RIP) and discuss our data testing the effects of TAT-C4RIP on regeneration in vitro and in vivo. Together, these studies identify CRMP4 as an important regulator of mitosis, and describe our ongoing studies testing the effects of a CRMP4 antagonist on nerve regeneration.Les interactions entre l'actine et les microtubules sont sous-jacentes à divers processus biologiques incluant la motilité cellulaire, le guidage neuronal, la cicatrisation cellulaire, la division cellulaire et la circulation corticale. Les protéines CRMPs (Collapsin Response Mediator Protein) sont une famille de phosphoprotéines cytosoliques jouant un rôle dans la régulation de la dynamique de l'actine et des microtubules. Cependant, cette régulation du cytosquelette par les CRMPs n'a été que partiellement décrite. Notre laboratoire s'intéresse à la fonction de l'isoforme CRMP4 en raison de sa capacité unique d'interagir avec RhoA, un régulateur important du cytosquelette d'actine. Dans cette thèse, nous explorons la fonction de CRMP4 dans deux processus biologiques qui dépendent de la dynamique de l'actine et des microtubules: la mitose (chapitre 2) et la régénération des axones (chapitre 3 et 4). Dans le chapitre 2 sera présentée notre identification de CRMP4 en tant que régulateur important de l'alignement chromosomique durant la mitose. Nous démontrons que, pendant la mitose, CRMP4 se situe sur les fuseaux mitotiques formés de microtubules et que la perte de CRMP4 perturbe l'alignement chromosomique, la progression de la mitose et la morphologie des fuseaux. En outre, nous démontrons que ces processus sont dépendants de la phosphorylation de CRMP4. Ceci pourrait être crucial pour le recrutement de protéines supplémentaires nécessaire pour la mitose. Dans le chapitre 3, nous étudions la capacité d'un virus adéno-associé (AAV) codant pour l'antagoniste de CRMP4, nommé C4RIP (CRMP4-RhoA inhibitory peptide), de favoriser la régénération de l'axone de cellules ganglionnaires de la rétine (RGC) chez l'adulte. Pour cela, nous utilisons un modèle in vivo de traumatismes du nerf optique chez le rat adulte. Nous décrivons l'incapacité des virus AAV-C4RIP de favoriser la régénération des RGCs et discutons de la probabilité que les niveaux de AAV-C4RIP exprimés puissent être insuffisants afin de favoriser la régénération. Le chapitre 4, quant à lui, est consacré à la description du développement et de la validation de la protéine recombinante TAT-C4RIP qui a le potentiel de traverser la membrane cellulaire. Nous y discutons les données concernant les effets de TAT-C4RIP sur la régénération in vitro et in vivo. Dans l'ensemble, ces études caractérisent CRMP4 comme important régulateur de la mitose et décrivent une nouvelle méthode de purification pour des protéines perméables à la membrane cellulaire
