L’assemblage des monomères d’ATP-actine en filaments est à la base de la formation du cytosquelette d’actine dans les cellules. L’hydrolyse de l’ATP qui se produit au cours de ce processus s’accompagne d’un changement majeur de la conformation des sous-unités d’actine, donc du filament lui-même. Ces changements ont des conséquences profondes sur la régulation de la cinétique d’assemblage des filaments.
Dans les cellules, l’assemblage de l’actine est régulé par des centaines de protéines de liaison à l’actine (ABP pour Actin Binding Protein), qui peuvent agir ensemble, en synergie, ou sont en compétition. Ces ABPs peuvent se lier aux côtés, aux extrémités des filaments et/ou aux monomères et ont des effets variés. On les distingue généralement en fonction de leurs fonctions principales : nucléateurs, élongateurs, protéines qui favorisent le désassemblage des filaments, les stabilisent, ou encore les protéines qui relient les filaments entre eux ou à d’autres organelles.

Si les ABPs peuvent modifier l’état mécanique des filaments d’actine, des facteurs mécaniques externes peuvent à leur tour affecter l’activité des ABPs. Nous pensons que cette interaction mécano-chimique joue un rôle crucial dans l’assemblage du réseau d’actine dans les cellules.
Pour comprendre comment les ABPs et le contexte mécanique génèrent des réseaux de géométries, de dynamiques et de durées de vie variées, notre équipe concentre ses efforts sur l’observation et la manipulation in vitro de filaments d’actine uniques ou de petits réseaux reconstitués dans des conditions bien contrôlées. La microfluidique est un outil très puissant pour exposer les filaments à différentes solutions de protéines de manière séquentielle et pour exposer les filaments à diverses contraintes mécaniques, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour déchiffrer la dynamique de l’assemblage des réseaux d’actine.

À droite, un croquis représente une chambre microfluidique standard avec 3 entrées positionnées au-dessus d’un objectif de microscope. Dans cette chambre, les filaments d’actine sont cultivés à partir d’amorces ancrées à la surface de la chambre expérimentale et s’alignent avec le flux. Des dizaines de filaments d’actine marqués par fluorescence peuvent être suivis en parallèle tout en étant exposés à diverses conditions biochimiques affectant leur dynamique.