Drosophila melanogaster, Ovocyte, Microtubules, Positionnement nucléaire, Microtubules corticaux, Shot/Patroninee, Katanine, MSPS (XMAP215), Optogénétique

Pendant mon doctorat, j'ai étudié les mécanismes contrôlant le positionnement du noyau en utilisant l'ovocyte de Drosophila melanogaster comme modèle d'étude. L'ovocyte de Drosophile offre un avantage unique grâce à sa grande taille et à la localisation asymétrique de son noyau. Cette asymétrie survient en milieu d'ovogenèse et dépendant du cytosquelette de microtubules (MT). Après une première étape de centration, le noyau migre le long d'une trajectoire antérieure ou postérieure pour atteindre cette localisation à la périphérie cellulaire. Un positionnement correct du noyau est crucial pour établir la polarité dorso-ventrale et se maintient lors des étapes ultérieures de l'ovogenèse. Lorsque les MT sont expérimentalement dépolymérisés, la migration nucléaire ne se produit pas, laissant ainsi le noyau en position centrale. En m'appuyant sur des découvertes antérieures de mon laboratoire, ayant identifié deux réseaux de MT - l'un associé aux centrosomes et l'autre à l'enveloppe nucléaire (EN) -, mes travaux se sont focalisés spécifiquement sur la caractérisation d'un troisième réseau de MT suggéré précédemment. Mes recherches ont révélé l'existence d'un réseau cortical de MT caractérisé par la localisation polarisée des protéines Spectraplakine/CAMSAP (Short Stop, Shot/Patronin), accumulées à la membrane plasmique (MP) postérieure de l'ovocyte avant la migration nucléaire. Des expériences de knock-down ont montré un déplacement postérieur du noyau, confirmant ainsi que le complexe Shot/Patronin contribue activement aux forces de poussée exercées sur le noyau avant sa migration. Par la suite, j'ai étudié les mécanismes impliqués dans la nucléation des MT à partir de ce site cortical inhabituel et identifié les enzymes de coupure des MT, Katanin et Spastin, comme acteurs essentiels. Ces enzymes génèrent des amorces libres de MT permettant une polymérisation locale qui contribue significativement aux forces de poussée sur le noyau. J'ai également mis en évidence le rôle clé de la protéine Mini-Spindle (Msps) de la famille XMAP-215 chez la drosophile, régulant la polymérisation des MT dans tout l'ovocyte. En intégrant mes résultats, nous avons identifié trois sous-réseaux distincts constituant un réseau dense et complexe indispensable à la migration du noyau. Pour mieux comprendre la contribution spécifique de chaque sous-réseau, j'ai développé un système permettant de contrôler temporellement et spatialement la dépolymérisation des MT. Grâce au système optogénétique iLID (SsrA/SspB), nous pouvons spécifiquement recruter la kinésine dépolymérisante MCAK (Klp10A chez la drosophile) vers les centrosomes (PACT-SsrA), l'EN (SsrA-KASH) ou la MP (PH-SsrA). Après optimisation, ces expériences permettront d'évaluer précisément l'importance de chaque population de MT dans le positionnement du noyau de l'ovocyte. Dans un projet annexe, mes observations lors d'expériences de knock-down de Shot ont révélé un rôle de cette protéine après la migration nucléaire. Nous avons ainsi identifié sa fonction dans le maintien de la position asymétrique du noyau et proposé un modèle expliquant comment le noyau reste ancré au cortex cellulaire malgré un fort flux cytoplasmique. En conclusion, mes recherches doctorales ont permis la caractérisation d'un réseau dynamique de MT, auparavant non identifié, essentiel à deux phases distinctes : (1) la centration du noyau au milieu de l'ovogenèse et (2) l'ancrage du noyau après sa migration.