Offre de stage

Nanostructure d’actine dans la présynapse : de la structure à la fonction

Période :   au

Les structures et le(s) rôles de l'actine dans les présynapses sont à ce jour méconnus, notamment car le fort contenu en actine post-synaptique empêche sa visualisation dans le compartiment présynaptique. Nous nous proposons donc de mettre au point des modèles de présynapses induites sur lamelle de verre, afin d'étudier le rôle de l'actine dans la formation, le maintien et dans le cycle d'endo/exocytose des vésicules synaptiques.
Nous avons commencé à caractériser ces modèles au laboratoire (voir ci-dessous). Le stage de master proposé sera de comparer les modèles de neuroligine en couche et micro-imprimées, et d’étudier l’architecture des présynapses induites en microscopie super-résolutive, STORM et PAINT.

Description

Présentation de l’équipe

L’équipe ATIP-avenir « NeuroCyto : Fonctions et Dysfonctions du cytosquelette neuronal » est dirigée par Christophe Leterrier et a été créée en 2017 à l’Institut de NeuroPhysiopathologie, INP (UMR AMU-CNRS 7071) en 2017. Nous sommes situés à la Faculté de Médecine Timone. Outre Christophe Leterrier (CR-CNRS) cette équipe comprend une enseignante-chercheuse (Marie-Jeanne Papandréou), une technicienne (Fanny Boroni) et trois étudiants en thèse (Dominic Bingham, Karoline Friedl et Florian Wernert).

Positionnement du sujet

Dans l’équipe, nous étudions les mécanismes cellulaires qui président à la physiologie et la pathologie de l’axone. Nous développons de nouvelles techniques de microscopie de super-résolution notamment le STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) et PAINT (Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography). Ces techniques permettent de caractériser de nouvelles structures d’actine spécifiques à l’axone. Ces structures sont notamment des anneaux sous-membranaires régulièrement espacés, ainsi que des « hot spots » : amas circulaires d’actine associés à des vésicules et à partir desquels sont générés des « trails » : filaments d’actine dynamiques dirigés le long de l’axone (Papandréou and Leterrier, 2018). Ces découvertes suggèrent que des structures du cytosquelette encore mal caractérisées sont importantes pour l’organisation de l’axone et ses fonctions physiologiques.

Contrairement au reste de l’axone, la structure de l’actine dans les présynapses est à ce jour inconnue notamment car le fort contenu en actine postsynaptique empêche sa visualisation dans le compartiment présynaptique. En outre, les données sur sa fonction sont souvent contradictoires : selon le modèle cellulaire et les conditions expérimentales mises en place, l’actine pourrait ou non influencer la mise en place des synapses, leur stabilité lors de la maturation, ou leur fonction en modulant le cycle d’endo/exocytose des vésicules synaptiques.
Nous voulons donc déterminer le(s) rôle(s) de l’actine dans la présynapse, notre hypothèse étant que des nanostructures particulières d’actine sont présentes à la présynapse et qu’elles exercent des rôles différents selon la nanostructure considérée.

Pour ce faire, nous allons mettre point un modèle de présynapse isolée sur lamelle de verre. Une fois ce modèle établi, nous cartographierons les structures d’actine et les protéines présynaptiques par l’imagerie super-résolutive STORM et PAINT. Une fois ces données obtenues, l’objectif est d’étudier le rôle des nanostructures d’actine dans la formation des présynapses et dans le cycle d’endo/exocytose des vésicules synaptiques, en corrélant les données de microscopie super-résolutive avec celles de l’imagerie sur cellules vivantes. À plus long terme, nous voulons évaluer également la pertinence de notre hypothèse en physiopathologie : les défauts des présynapses observés dans les modèles cellulaires de la maladie d’Alzheimer sont-ils des conséquences d’une perturbation de l’actine axonale et de son rôle d’organisateur de l’axone ?

Proposition de stage de master
Nous sommes en train de développer deux modèles de présynapses induites sur lamelles de verre. Un premier modèle consiste à cultiver des neurones sur des lamelles de verre recouvertes de neuroligine, la deuxième méthode est d’utiliser des lamelles micro-imprimées avec de la neuroligine. La neuroligine est une protéine post-synaptique qui se lie à la neurexine présynaptique et cette liaison est l’un des prérequis à la formation d’une synapse entre un axone et une dendrite.

En faisant pousser des neurones sur cette couche ou ces plots de neuroligine, les axones directement en contact avec la neuroligine développeront des présynapses toutes dirigées vers la lamelle, ce qui facilitera leur observation par microscopie. Nous avons commencé à travailler sur ce projet. Nous avons produit et purifié la neuroligine et tester sa capacité à induire des synapses isolées sur le verre. Nous sommes en train d’optimiser cette méthode en microscopie à fluorescence conventionnelle. Le stage de master proposé sera de comparer les modèles de neuroligine en couche et micro-imprimées, et d’étudier l’architecture des présynapses induites en STORM et PAINT.

Bibliographie:
1- Papandréou MJ, Leterrier C. The functional architecture of axonal actin. Molecular and Cellular Neuroscience (2018) 91:151-9.

Profil recherché

Nous recherchons un étudiant en Master Neurosciences présentant un fort intérêt pour la biologie cellulaire du neurone et les approches de microscopie.

Établissement d'accueil

Le laboratoire INP (Institut de Neurophysiologie se situe à la Faculté de Médecine Timone. Il comprend 12 équipes de recherche et environ 150 personnes.
Les principaux objectifs de l’Institut sont d’étudier à un niveau fondamental, à travers des modèles animaux et cellulaires (y compris la reprogrammation / modélisation de cellules iPS), à différents niveaux d’intégration (du moléculaire aux modèles animaux) et dans divers contextes pathologiques, les interactions entre les cellules neuronales, gliales, endothéliales et immunitaires, et leurs rôles dans la plasticité des réseaux de neurones, dans les horloges biologiques et dans la fonction cognitive. Les équipes de l’Institut étudient, au cours du développement et du vieillissement différentes maladies, dont la maladie d’Alzheimer, la sclérose en plaques, les processus neuro-inflammatoires et neurodégénératifs, le glioblastome, la tumorigenèse, l’angiogenèse et des altérations de la barrière hémato-encéphalique (BHE).

Votre avis nous intéresse

Description de la soumission d'un avis

Votre vote :
Votre avis nous intéresse