Mechanotransduction at the Golgi Apparatus : how the interplay between the cytoskeleton and Golgi membrane tension impacts the secretory pathway
Mécanotransduction au niveau de l'appareil de Golgi : comment l'interaction entre le cytosquelette et la tension membranaire golgienne influence la voie sécrétoire
Résumé
Cells can sense and respond to external forces and mechanotransduction events appear to be critical for most cellular functions. While mechanotransduction has been extensively studied at the plasma membrane and at the nucleus, the impact of forces on other organelles is still poorly known. Our project focuses on the study of mechanotransduction at the Golgi apparatus (GA), a central organelle regulating intracellular transport pathways. We aim to answer the following questions:1) Can external and internal forces propagate to the GA and impact its tension?2) Is the tension of the GA regulated by actin dynamics and/or the composition of Golgi membranes and the Golgi matrix?3) Do post-Golgi trafficking and polarized secretion depend on the tension of the GA?To achieve these aims, we use specific experimental techniques:1) We apply internal forces directly on the GA by manipulating a bead with optical tweezers .2) We apply external constraints by modulating substrate stiffness.2) We monitor the effects of internal and external forces on membrane tension at the GA using fluorescent HaloFlipper probes.3) We follow post-Golgi trafficking of synchronously secreted cargoes using the RUSH assay .Our findings suggest that the GA is mechanosensitive and can modulate its membrane tension in response to external or internal constraints. Cytoskeletal protein disruption/modifications effectively modulate Golgi membrane tension. Furthermore, we have shown that external constraints such as substrate stiffness has a strong impact on the function of the GA as it affects the trafficking kinetics of some selected cargoes. Our results should provide new fundamental insights in the role played by mechanical tension in force transduction at the level of the GA.
Les cellules peuvent détecter et réagir aux forces externes, et les événements de mécanotransduction semblent essentiels à la plupart des fonctions cellulaires. Si la mécanotransduction a été largement étudiée au niveau de la membrane plasmique et du noyau, son impact sur d'autres organites est encore mal connu. Notre projet se concentre sur l'étude de la mécanotransduction au niveau de l'appareil de Golgi (AG), un organite central régulant les voies de transport intracellulaire. Nous cherchons à répondre aux questions suivantes :1) Des forces externes et internes peuvent-elles se propager à l'AG et influencer sa tension ?2) La tension de l'AG est-elle régulée par la dynamique de l'actine et/ou par la composition des membranes et de la matrice de Golgi ?3) Le trafic post-Golgi et la sécrétion polarisée dépendent-ils de la tension de l'AG ?Pour atteindre ces objectifs, nous utilisons des techniques expérimentales spécifiques :1) Nous appliquons des forces internes directement sur l'AG en manipulant une bille avec des pinces optiques.2) Nous appliquons des contraintes externes en modulant la rigidité du substrat.2) Nous surveillons les effets des forces internes et externes sur la tension membranaire au niveau de l'appareil GA à l'aide de sondes fluorescentes HaloFlipper.3) Nous suivons le trafic post-Golgi des cargaisons sécrétées de manière synchrone grâce au test RUSH.Nos résultats suggèrent que l'appareil GA est mécanosensible et peut moduler sa tension membranaire en réponse à des contraintes externes ou internes. La perturbation/modification des protéines du cytosquelette module efficacement la tension membranaire de l'appareil GA. De plus, nous avons montré que les contraintes externes, telles que la rigidité du substrat, ont un impact important sur la fonction de l'appareil GA, car elles affectent la cinétique de trafic de certaines cargaisons sélectionnées. Nos résultats devraient apporter de nouvelles connaissances fondamentales sur le rôle de la tension mécanique dans la transduction de force au niveau de l'appareil GA.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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