Dissertations / Theses: 'Microtubules'

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Schaedel, Laura. "Les propriétés mécaniques des microtubules." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY010/document.

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Abstract:

Les microtubules-qui définissent la forme des axones, des cils et des flagelles, et qui servent de rails pour le transport intracellulaire-subissent de fortes contraintes exercées par les forces intracellulaires. La structure des microtubules et leur rigiditépeuvent en théorie être affectées par des contraintes physiques. Cependant, il reste à établir comment les microtubules tolèrent de telles forces et quelles sont les conséquences de ces forces sur la structure des microtubules. En utilisant un dispositif demicrofluidique, j’ai pu montrer que la rigidité des microtubules diminue progressivementà chaque cycle de courbure induit par des contraintes hydrodynamiques.Comme dans d'autres exemples de fatigue des matériaux, l'application de contraintes mécaniques sur des défauts pré-existants le long des microtubules est responsable de la génération de dommages plus étendus. Ce processus rend les microtubules moins rigides.J’ai pu aussi montrer que les microtubules endommagés peuvent se réparer en intégrant de nouveaux dimères de tubuline à leur surface et de récupérer ainsi leur rigidité initiale. Nos résultats démontrent que les microtubules sont des matériaux biologiquesayant des propriétés d’auto-réparation, et que la dynamique des microtubules ne se produit pas exclusivement à leurs extrémités. La mise en évidence de ces nouvelles propriétés permet de montrer comment les microtubules peuvent s’adapter à des contraintesmécaniques
Microtubules—which define the shape of axons, cilia and flagella, and provide tracks for intracellular transport—can be highly bent by intracellular forces, and microtubule structure and stiffness are thought to be affected by physical constraints. Yet how microtubules tolerate the vast forces exerted on them remains unknown. Here, by using a microfluidic device, we show that microtubule stiffness decreases incrementally with each cycle of bending and release. Similar to other cases of material fatigue, the concentration of mechanical stresses on pre-existing defects in the microtubule lattice is responsible for the generation of more extensive damage, which further decreases microtubule stiffness. Strikingly, damaged microtubules were able to incorporate new tubulin dimers into their lattice and recover their initial stiffness. Our findings demonstrate that microtubules are ductile materials with self-healing properties, that their dynamics does not exclusively occur at their ends, and that their lattice plasticity enables the microtubules’ adaptation to mechanical stresses

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Barlukova, Ayuna. "Dynamic instability of microtubules and effect of microtubule targeting agents." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0064.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de proposer des modèles mathématiques permettant de décrire l'instabilité dynamique d'une population de microtubules (MTs) et l'effet de médicaments sur cette instabilité. L'instabilité dynamique des MTs joue un rôle extrêmement important dans les processus de la mitose et de la migration cellulaire et donc dans la progression tumorale. L'instabilité dynamique est un processus complexe qui implique différents états de la tubuline (polymérisée ou non-polymérisée, tubuline-GTP ou tubuline-GDP qui correspondent à deux états énergétiques différents des dimères) et qui résulte de processus chimiques (polymérisation, dépolymérisation, hydrolyse, recyclage, nucléation) liant ces différents états de la tubuline. Décrire cette complexité par le biais de modèles mathématiques permet alors de tester des hypothèses biologiques quant à l'impact de chacun de ces processus et l'action de molécules anti-MTs. De récents travaux suggèrent que le "vieillissement" des MTs impacte leur dynamique. Nous avons testé dans ce travail l'hypothèse que ce "vieillissement" accélère l'hydrolyse du GTP au sein de la tubuline. Nous avons construit de nouveaux modèles couplant deux équations de transport multi-D avec deux équations différentielles ordinaires impliquant des termes intégraux. Nous avons calibrer notre nouveau modèle à partir des données expérimentales; tester l'hypothèse biologique sur le mécanisme du processus de vieillissement; analyser la sensibilité du modèle par rapport aux paramètres décrivant les processus; tester différentes hypothèses quant l'effet des médicaments anti-MTs
The aim of this thesis is to design new mathematical models that are able to appropriately describe dynamic instability of a population of microtubules (MTs) and effect of drugs on MT dynamics. MT dynamic instability play an important role in the processes of mitosis and cell migration and, thus, in cancer progression. Dynamic instability is a complex process that involves different states of tubulin (polymerized or non-polymerized, GTP-tubulin or GDPtubulin that correspond to two different energetic states of tubulin dimers) that resulted from chemical processes (polymerization, depolymerization, hydrolysis, recycling, nucleation) linking these different states of tubulin. Description of this complexity by mathematical models enables one to test biological hypotheses concerning the impact of each process and action of drugs on microtubule dynamics. Recent observations show that MT dynamics depends on aging of MT. One of the aims of the work is to test the hypothesis that MT aging results from the acceleration of the GTP hydrolysis. We construct for that new models that couple two multidimensional transport equations with two ordinary differential equations involving integral terms. We have calibrated our models on the basis of experimental data; tested biological hypothesis on mechanism of aging process; performed a sensitivity analysis of the model with respect to parameters describing chemical processes; and tested hypotheses concerning actions of drugs

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Paez, Claudia. "Etude fonctionnelle de la protéine associée aux microtubules XMAP215/ch-TOG." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597065.

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Abstract:

Résumé Les protéines XMAP215/ch-TOG appartiennent à une famille de protéines associées aux microtubules (MAPs), bien conservée tout au long de l'évolution, la famille XMAP215/Dis1. Cette famille joue un rôle dans la régulation du cytosquelette des microtubules (MT), en particulier pendant la division cellulaire. Chez l'humain, ch-TOG est la protéine surexprimée dans les tumeurs du colon et du foie, une protéine qui provient de cellules blastiques et de plusieurs formes de cancer. Certaines protéines XMAP215/ch-TOG ont été retrouvées dans différentes localisations cellulaires, toujours reliées aux MTs, donnant origine à une activité spécifique. Cependant, la localisation exacte de XMAP215/ch-TOG ainsi que son activité restait à être déterminées. Dans ce contexte scientifique, nous avons développé une série d'anticorps monoclonaux (mcAB) qui nous ont permis d'identifier deux populations différentes de la famille des protéines XMAP215/Dis1. Les images de microscopie confocale des cellules fixées ont montré une première localisation, la colocalisation bien connue XMAP215-microtubulaire (MT-XMAP215) qui s'observe pendant l'interphase et pendant la mitose (fuseau mitotique). Une deuxième localisation a été identifiée sur le bout plus des MTs, donnant XMAP215/ch-TOG comme faisant parti de la famille des protéines de bout plus (+TIPs). Cette deuxième colocalisation a été identifiée comme +TIP XMAP215/ch-TOG. La +TIP XMAP215 est la protéine la plus distale du bout des MTs. La hiérarchie a été établie en faisant la comparaison de la localisation de XMAP215/ch-TOG avec les protéines les plus connues du bout plus, telles qu'EB1, CLIP170 et p150Glued. Dans l'extrait mitotique de Xenopus laevis, les images obtenues in vivo par la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne (TIRF) ont permis d'identifier une +TIP XMAP215 présente au bout des MTs qui polymérisent et dépolymérisent. Les images de microscopie cryo-électronique (Cryo-EM) ont montré une activité spécifique de la population +TIP XMAP215. Dans les solutions de tubuline pure, XMAP215 induit la formation de structures au bout des MTs, cette activité est compatible avec les mécanismes de croissance des MTs. Sur la base de nos résultats, nous proposons un modèle où XMAP215 se charge des dimères de tubuline en devenant une structure de type protofilament. Cette structure se lie au bout du MT en utilisant son domaine C-terminal, en rajoutant les dimères de tubuline et aussi certainement en participant à la fermeture de la structure microtubulaire même. La protéine interviendrait donc dans la dépolymérisation et aurait un rôle dans le mécanisme de dépolymérisation contrôlée. Une fois que l'addition de tubuline a eu lieu, la +TIP XMAP215 pourrait évoluer en MT-XMAP215, la forme la plus connue de la protéine qui a été associée au trafic des granules d'ARN. Mots cles : XMAP215, ch-TOG, microtubules, anticorps monoclonaux.

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Rovini, Amandine. "De l'extrémité des microtubules aux mitochondries dans la neuroprotection mediee par l'olesoxime : vers une meilleure compréhension des mécanismes d'action des agents anti-microtubules." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM5512.

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Abstract:

Dans l’arsenal thérapeutique anticancéreux, les agents anti-microtubules (MTA) occupent une place essentielle dans le traitement de tumeurs solides et d’hémopathies malignes. Néanmoins, leur utilisation est limitée par l’induction d’une toxicité neurologique qui affecte la qualité de vie des patients et dont les mécanismes d’action demeurent peu compris. L’absence de solutions préventives ou curatives réellement efficaces, reflète la complexité des mécanismes d’action des MTA. Dans le cadre du projet « Mitotarget » (7ème PCRD) porté par le partenaire industriel Trophos, notre objectif était de préciser le mécanisme à l’origine de la neurotoxicité des MTA et d’évaluer le potentiel neuroprotecteur de l’olesoxime, composé ayant fait la preuve de son efficacité neuroprotectrice dans différents modèles de pathologies neurodégénératives. Nous montrons ici que les réseaux microtubulaire (dynamique des microtubules, localisation de la protéine EB1) et mitochondrial (motilité des mitochondries), cibles des MTA dans les cellules cancéreuses, sont aussi affectés dans les cellules de type neuronal. Leur préservation par l’olesoxime est nécessaire à l’établissement d’une neuroprotection. Ce travail met en évidence l’originalité du mécanisme d’action de l’olesoxime, premier neuroprotecteur capable d’agir tout à la fois sur les microtubules et les mitochondries, et souligne l’importance des liens étroits existant entre ces deux compartiments. Deux axes d’étude ont été initiés à la suite de ce projet afin de (i) déchiffrer les interconnexions microtubules-mitochondries dans la réponse des cellules cancéreuses aux MTA; (ii) préciser l’importance et la régulation post-traductionnelle de la protéine EB1 dans l’efficacité anti-migratoire des MTA. L’ensemble des données obtenues appelle à poursuivre la caractérisation des mécanismes de réponse aux agents anti-microtubules afin d’optimiser les stratégies thérapeutiques existantes
Nowadays, the so-called Microtubule Targeting Agents (MTAs) remain benchmark clinical treatments displaying high efficiency and are still widely used against a broad spectrum of tumors and hemopathies. The new compounds in clinical development and the discovery of their anti-angiogenic properties make them a family booming. However, MTAs treatment is limited by the occurrence of neurological toxicities that greatly impair patients quality of life and which mechanisms of action are still poorly understood. The current absence of really efficient curative of preventive strategies underline the complexity of MTA mechanisms of action. In the framework of the “MitoTarget” project from the 7th PCRD,lead by the industrial partner Trophos, we aimed to precise MTA neurotoxic mechanisms and to evaluate neuroprotective potential of olesoxime, a compound that already showed to be efficient in various models of neurodegenerative diseases. Our data show that microtubular (microtubule dynamics parameters, EB1 protein localization) and mitochondria (mitochondria) networks, MTA targeted compartments in cancer cells, are damaged in neuronal-like cells. Interestingly, olesoxime neuroprotective activity implies preservation of both microtubule and mitochondria from MTA-induced damages. This work highlights the original mechanism of action of olesoxime as the first neuroprotective agent able to act on both microtubule and mitochondria and underlines the strengthened link existing between these compartments. It thus gave rise to two side projects with the aim to (i) decipher microtubule-mitochondria interconnections in response to MTA treatment; (ii) precise the importance and regulation of EB1 in the anti-migratory efficacy of MTA by looking at EB1 post-translational modifications. Altogether, the data obtained incite to keep on characterizing mechanisms involved in response to MTA in order to optimize the existing therapeutic strategies

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Gaidar, Sergii, and Stefan Diez. "Dancing along microtubules." Universitätsbibliothek Leipzig, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-182537.

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Peronne, Lauralie. "Caractérisation d'un nouveau composé pharmacologique qui potentialise la réponse des cellules au paclitaxel (Taxol®)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV003.

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Abstract:

Les agents pharmacologiques ciblant la dynamique des microtubules (MTs) sont très utilisés en chimiothérapie des cancers agressifs. Le paclitaxel (PTX) est utilisé depuis des décennies et donne de bons résultats pour le traitement des tumeurs solides. Plusieurs inconvénients, notamment ses effets secondaires et la résistance de certains cancers limitent cependant l'efficacité de ce médicament. Dans le but d'identifier de nouveaux composés pharmacologiques qui sensibilisent les cellules au PTX, nous avons recherché, parmi une collection de 8000 molécules, celles capables de sensibiliser des cellules cancéreuses à une dose non toxique de PTX. Nous avons ainsi sélectionné un composé de la famille des carbazoles : Carba1. Dans les cellules, l’association carba1/PTX a un effet cytotoxique supérieur à la somme des effets de carba1 et de PTX, quand ces molécules sont appliquées séparément, indiquant un effet synergique. De plus, des analyses approfondies de différents phénotypes ont permis de montrer que l'administration de carba1 avait pour conséquence d'amplifier des effets du PTX.À fortes doses, carba1 entraine un blocage des cellules en prométaphase mais n’altère pas le réseau microtubulaire, ni en interphase ni en mitose. En revanche, in vitro, carba1 cible la tubuline en se fixant sur le site colchicine, provoquant un retard et une diminution de la polymérisation des MTs. En plus de la tubuline, des études génétiques réalisées sur la levure suggèrent que carba1 a d'autres cibles dont CENP-E, kinésine essentielle à l’alignement des chromosomes au cours de la mitose.Des études menées sur un modèle de cancer mammaire murin agressif (allogreffes) ont révélé que carba1 seul et carba1/PTX ne présentaient aucune toxicité. De plus, les effets anti-tumoraux et anti-métastatiques de la combinaison carba1/PTX sur ces modèles se sont montrés encourageants, bien que des mises au point, notamment sur la posologie sont encore à prévoir. Carba1 est une molécule nouvelle, avec des applications jusque-là inconnues. C’est pourquoi une déclaration d’invention, en vue d'un dépôt de brevet, a été soumise au CNRS
Microtubules (MTs) targeting agents are a powerful weapon in the war against aggressive cancers. Paclitaxel (PTX) has been used successfully for the treatment of solid tumors for decades. Several features, including side-effects and resistance of some cancers make this drug not always effective. With the aim to identify new chemical compounds that sensitize cells to paclitaxel we screened a library of 8,000 compounds, to select those not toxic for cell cultures when applied alone, that become toxic when applied in combination with a non-toxic dose of paclitaxel. This lead to the selection of a carbazole derivative: carba1. In cells, the carba1/PTX combination has a greater cytotoxic effect than the addition of the effects of each drug assayed separately, indicating a synergistic effect. In addition, in-depth phenotypic analyzes indicate that the administration of carba1 amplify the effects of PTX.High doses of carba1 induce a cell blockade in prometaphase, but do not alter the MT network in interphase or mitosis. In contrast, in vitro, carba1 targets the tubulin colchicine binding site, causing a delay and a decrease in MT polymerization. Genetic studies conducted on yeast indicated other potential additional targets including CENP-E, an essential kinesin for chromosome alignment during mitosis.Studies conducted on a preclinical mouse model of aggressive breast cancer (orthotopic grafts) revealed that carba1 alone and carba1/PTX showed no toxicity. In addition, the anti-tumor and anti-metastatic effects of the carba1/PTX combination on these models have been encouraging, but an optimization of the posology is still needed. Carba1 is a new molecule, with previously unknown applications. This is why a declaration of invention, with a view to filing a patent, has been submitted to the CNRS

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Le, Grand Marion. "La protéine Akt, lien entre mitochondries et microtubules dans le mécanisme d'action des agents anti-microtubules ou quand les MTA s'invitent dans de nouvelles stratégies thérapeutiques." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM5017/document.

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Abstract:

De nos jours, les agents anti-microtubules (MTA) sont administrés dans de nombreuses pathologiques cancéreuses reflétant ainsi leur grande efficacité anti-tumorale. Cependant, leur utilisation se voit limitée pour deux raisons : (i) l’apparition d’effets indésirables et, (ii) l’émergence de cellules tumorales résistantes. Pour palier ces problèmes, les MTA font l’objet de nombreux travaux de recherche faisant ainsi de ces composés des médicaments toujours dans l’ère du temps. L’objectif principal des travaux présentés dans ce manuscrit repose sur l’étude du mécanisme d’action des MTA afin d’optimiser, par la suite, leur administration. Dans une première partie s’inscrivant dans le domaine de la recherche fondamentale, nous avons caractérisé les mécanismes moléculaires à l’origine de l’efficacité anticancéreuse de ces agents. En effet, nous avons mis en lumière l’existence d’un pont signalétique entre les mitochondries et les microtubules avec un rôle crucial de la voie de signalisation Akt/GSK3β plaçant ainsi, de façon inattendue, la kinase Akt au cœur de l’efficacité des MTA. Ces résultats fournissant un rationnel mécanistique aux stratégies thérapeutiques associant les MTA aux thérapies ciblées anti-Akt, nous avons alors mené une étude oncopharmacologique démontrant que l’association MTA/anti-Akt est fortement synergique in vitro et in vivo.Mieux comprendre le mécanisme d’action des MTA, afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques aux cliniciens était l’objectif principal de cette thèse. Les résultats obtenus ici ouvrent ainsi la voie de l’association de ces agents avec les thérapies ciblées anti-Akt nouvelle génération
Microtubule-Targeting Agents (MTA) are a broad group of anticancer drugs that are currently administered in a lot of cancers. Nevertheless, they can cause undesired side effects and can lose their effectiveness as a result of resistance development. The main objective of my PhD work was to characterize the MTA’s mechanism of action in order to optimize their administration in the future. In the first part, we demonstrated the important role of the kinase Akt in MTA effects. In the second part, we evaluated the interest to combine MTA with anti-Akt drugs. We observed that MTA efficacy is highly important with Akt targeting drugs, particularly in lung adenocarcinoma. These promising results will need further explorations in order to develop more convenient cancer therapy strategies

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Gallaud, Emmanuel. "Caractérisation du rôle d'Ensconsine / MAP7 dans la dynamique des microtubules et des centrosomes." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S004/document.

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Abstract:

La mitose est une étape essentielle du cycle cellulaire à l’issue de laquelle le génome répliqué de la cellule mère est ségrégé de façon équitable entre les deux cellules filles. Pour cela, la cellule assemble une structure hautement dynamique et composée de microtubules, appelée le fuseau mitotique. En plus d’assurer la bonne ségrégation des chromosomes, le fuseau mitotique détermine l’axe de division, un phénomène particulièrement important pour la division asymétrique où des déterminants d’identité cellulaire doivent être distribués de façon inéquitable entre les deux cellules filles. L’assemblage et la dynamique de ce fuseau sont finement régulés par de nombreuses protéines qui sont associées aux microtubules. Au cour de ma thèse, nous avons identifié 855 protéines constituant l’interactome des microtubules de l’embryon de Drosophile par spectrométrie de masse puis criblé par ARNi 96 gènes peu caractérisés pour un rôle en mitose dans le système nerveux central larvaire. Par cette approche, nous avons identifié 18 candidats sur la base de leur interaction aux microtubules et de leur phénotype mitotique, dont Ensconsine/MAP7. Nous avons montré qu’Ensconsine est capable de s’associer aux microtubules du fuseau et favorise leur polymérisation. De plus, les neuroblastes des larves mutantes présentent des fuseaux raccourcis et une durée de mitose prolongée. Ce délai en mitose est dû à une activation prolongée du point de contrôle du fuseau mitotique qui est essentiel pour une ségrégation correcte des chromosomes en l’absence d’Ensconsine. D’autres part, en association avec la Kinésine-1, son partenaire fonctionnel en interphase, nous avons montré qu’Ensconsine est également impliquée dans la séparation des centrosomes au cours de l’interphase. Ceci entraine une distribution aléatoire des centrosomes pères et fils dans cellules filles. Grâce à cette étude, nous avons révélé deux nouvelles fonctions pour Ensconsine : elle favorise la polymérisation des microtubules et participe donc à l’assemblage du fuseau mitotique et est impliquée, avec la Kinésine-1 dans la dynamique des centrosomes
Mitosis is a key step of the cell cycle that allows the mother cell to segregate its replicated genome equally into the two daughter cells. To do so, the cell assembles a highly dynamic structure composed of microtubules called the mitotic spindle. Additionally to its role in the faithful segregation of chromosomes, the mitotic spindle defines the axis of cell division. This phenomenon is particularly important for the asymmetric cell division in which cell fate determinants have to be unequally distributed between the two daughter cells. Spindle assembly and dynamics are subtly regulated by numerous microtubules-associated proteins. During my PhD, we identified using mass spectrometry, 855 proteins establishing the Drosophila embryo microtubule interactome. An RNAi screen was performed in the larval central nervous system for 96 poorly described genes, in order to identify new mitotic regulators. Based on microtubule interaction and mitotic phenotype, among 18 candidates we focused on Ensconsin/MAP7. We have shown that Ensconsin is associated with spindle microtubules and promotes their polymerization. Neuroblasts from mutant larvae display shorter spindles and a longer mitosis duration. This mitotic delay is a consequence of an extended activation of the spindle assembly checkpoint, which is essential for the proper chromosome segregation in the absence of Ensconsin. This study also showed that, in association with its interphase partner Kinesin-1, Ensconsin is involved in centrosome separation during interphase. As a result, mother and daughter centrosomes are randomly distributed between the daughter cells. In conclusion, we highlighted two news functions of Ensconsin : first, this protein promotes microtubule polymerization and is involved in spindle assembly ; second, Ensconsin and its partner Kinesin-1 regulate centrosome dynamics

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METOZ, FREDERIC. "Reconstruction tridimensionnelle de microtubules." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10118.

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Abstract:

Les microtubules sont des elements fondamentaux du cytosquelette de la quasi-totalite des cellules eucaryotes. Ils forment de longues structures filamenteuses et participent a des structures complexes de fonctions diverses, telles le mouvement ciliaire, la division cellulaire et le transport d'organelles. Cette derniere fonction fait intervenir les proteines motrices dont la queue se fixe aux organelles, et la tete court le long des microtubules. L'elucidation d'un tel mecanisme de transport necessite l'etude structurale des microtubules, associes ou non a la proteine moteur. L'heterodimere de tubuline polymerise tete-beche en longs filaments ou protofilaments. Ces derniers s'assemblent pour former la paroi du microtubule. Selon la position relative des protofilaments adjacents, deux reseaux peuvent decrire un reseau de surface helicoidal. Mais certaines configurations sont incompatibles avec ce modele: une discontinuite vient rompre la symetrie helicoidale. Cette discontinuite qui etale l'information dans l'espace reciproque rend difficile l'utilisation des logiciels de reconstruction helicoidaux. C'est pourquoi la technique de reconstruction par tomographie a ete utilisee pour ces elements: les calculs se font principalement dans l'espace direct. Chacune des techniques a d'abord ete testee sur des images simulees, puis appliquee aux microtubules seuls et aux complexes microtubules-proteine moteur

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Arslan, Mélis. "Micromechanical modeling of microtubules." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP1684.

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Abstract:

Les microtubules sont des composants structuraux de cellules et gouvernent des fonctions cellulaires essentielles telles que les mitoses et le transport des vésicules. Ils sont composés de deux sous-unités non identiques (tubulines α et β), formant un dimère, et sont arrangés de sorte à former une structure tubulaire de 20nm de diamètre. Généralement, ils sont constitués de 13 ou 14 protofilaments arrangés en spirale. Les liaisons longitudinales entre dimères sont plus rigides et fortes que les liaisons latérales. Aussi, les microtubules sont des structures fortement anisotropes. Dans ces travaux de thèse, nous avons pour but de définir l'ensemble des coefficients élastique qui permet de reproduire leur comportement atomistique ainsi que de rendre compte de leur réponse mécanique selon des chemins de chargement variés. En négligeant la discontinuité hélicoïdale souvent observée, un microtubule est représenté par une structure triangulaire de dimères à partir desquels un volume élémentaire représentatif est défini. Un potentiel harmonique est utilisé pour décrire les interactions entre dimères voisins. A partir de l'estimation des constantes élastiques et de l'utilisation de la méthode proposée par Arslan et Boyce (2006) -alors pour analyser le comportement mécanique d'un réseau triangulaire de spectrines composant les membranes des globules rouges-, un modèle continu de comportement mécanique est présenté pour reproduire le comportement des parois des microtubules. Un modèle numérique éléments finis est ensuite créé pour modéliser le comportement d'un microtubule dans sa globalité. Des éléments coques sont utilisés pour reproduire les fines parois des microtubules. Les propriétés du modèle éléments finis sont ajustées à partir des résultats du modèle présenté ainsi qu'aux données expérimentales provenant de la littérature. La rigidité de flexion calculée au cours de simulation des tests de flexion 3 points est en accord avec les valeurs de la littérature. Ces tests révèlent les mécanismes de déformation en fonction de la longueur utile du tube utilisé: Flexion et cisaillement locaux de la paroi gouvernent la déformation pour de "petits" tubes. Pour des longueurs "moyennes" le cisaillement et la flexion du tube prédominent. Enfin, dans le cas de tubes "longs", la déformation est uniquement associée aux effets de flexion. Ces résultats témoignent de l'influence de l'anisotropie du tube sur la réponse observée selon différents mode de sollicitation. Ils permettent également d'expliquer l'évolution de la rigidité de flexion avec la longueur utile du tube, comme reportée dans la littérature. Enfin, des micrographes montrent la propension des extrémités des microtubules à diverger radialement -"à boucler"-. Une telle géométrie est causée par des instabilités propres aux microtubules et implique un état précontraint. Un «modèle d'interactions» est alors proposé de manière à considérer un état précontraint et ainsi reproduire la cinétique des instabilités des microtubules au cours de la polymérisation/dépolymérisation
Microtubules serve as one of the structural components of the cell and take place in some of the important cellular functions such as mitosis and vesicular transport. Microtubules comprise of tubulin subunits tubulin dimers arranged in a cylindrical beta and formed by alpha hollow tube structure with a diameter of 20nm. They are typically comprised of 13 or 14 protofilaments arranged in spiral configurations. The longitudinal bonds between the tubulin dimers are much stiffer and stronger than the lateral bonds. This implies the anisotropic structure and properties of the microtubule. In this work, the aim is to define a complete set of elastic properties that capture the atomistic behavior and track the deformation of the microtubules under different loading conditions. A seamless microtubule wall is represented as a two dimensional triangulated lattice of dimers from which a representative volume element can be defined. A harmonic potential is adapted for the dimer–dimer interactions. Estimating the lattice elastic constants and following the methodology from the analysis of the mechanical behavior of triangulated spectrin network of the red blood cell membrane (Arslan and Boyce, 2006); a general continuum level constitutive model of the mechanical behavior of the microtubule lattice wall is developed. The model together with the experimental data given in the literature provides an insight to defining the parameters required for the discrete numerical model created in finite element analysis medium. The three point bending simulations for a microtubule modeled using shell elements, give tube bending stiffness values that are in accordance with the experimental bending stiffness values. The micrographs also show that shrinking ends of microtubules (due to microtubule instabilities) curl out. This implies the existence of prestress. A “connector model” is proposed to include the effect of the prestress and to capture the dynamic instabilities of microtubules

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Campbell, Robert David James. "Information processing in microtubules." Thesis, Queensland University of Technology, 2002.

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A, S. Jijumon. "Systematic characterization of a large number of Microtubule-Associated Proteins using purification-free TIRF-reconstitution assays Purification of tubulin with controlled post-translational modifications by polymerization–depolymerization cycles Microtubule-Associated Proteins: Structuring the Cytoskeleton Purification of custom modified tubulin from cell lines and mouse brains by polymerization-depolymerization cycles." Thesis, université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASL007.

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Abstract:

Le cytosquelette des microtubules (MTs) est constitué de filaments dynamiques impliqués dans une multitude de fonctions telles que la division cellulaire, le maintien de forme des cellules, les battements ciliaires ou encore la différenciation neuronale. Une régulation stricte des fonctions des MTs est donc d'une grande importance pour l'homéostasie cellulaire, et toute perturbation pourrait potentiellement conduire à des maladies comme le cancer, les ciliopathies ou la neurodégénérescence. Dans un contexte cellulaire, les propriétés des MTs peuvent être contrôlées par leurs interactions avec une grande variété de protéines associées (MT-associated proteins ; MAPs). Notre connaissance de ces interacteurs s'est continuellement enrichie au cours des dernières décennies, mais il n'existe à ce jour aucune étude systématique visant à décrire et à classer ces protéines en fonction de leurs mécanismes de liaison et de leurs effets structuraux sur les MTs. Dans mon projet de thèse, j’ai mis au point un essai permettant une analyse rapide et systématique à la base des lysats clarifiés de cellules humaines surexprimant une multitude des différents MAPs. Le comportement dynamique des MT en présence d'environ 50 MAPs différentes a été imagé à l'aide de la microscopie TIRF. Cela nous permet d'étudier le comportement des MAP dans une situation proche de leur environnement naturel, mais en éliminant la complexité de l'espace intracellulaire, telle que l'encombrement par des organelles et des filaments du cytosquelette à l'intérieur de l'espace intracellulaire confiné. En effet, la plupart des MAPs étaient bien solubles dans notre approche d'extraction, tandis que les approches de purification pour plusieurs d'entre elles ont conduit à leur précipitation, rendent les expériences de reconstitution in vitro classique impossible. Ma nouvelle approche m’a permis de définir plusieurs nouvelles protéines comme de véritables MAP. J’ai montré que des MAPs non-caractérisées auparavant ont des effets étonnamment différents sur la polymérisation et la structure des MTs, créant ainsi une variété de réseaux de MT distincts. J’ai également démontré que mon approche permet d'étudier les structures des MAPs associées aux MTs par cryo-microscopie électronique, ou d'étudier le dynamique des MTs porteuses de mutations trouvées dans les pathologies humaines. J’ai également démontré que mon approche permet à tester la sensibilité des MAPs aux modifications post-traductionnelles de la tubuline, ou d'étudier le rôle des MAPs dans les interactions entre l'actine et les MTs. Mon approche expérimentale permet donc de mieux comprendre comment les MAP et les MT contrôlent ensemble le fonctionnement du cytosquelette
Microtubules (MTs) are dynamic filaments involved in a plethora of functions such as cell division, cell shape, ciliary beating, neuronal differentiation. Strict regulation of MT functions is therefore of high importance for the cellular homeostasis, and any perturbations could potentially lead to diseases like cancer, ciliopathies and neurodegeneration. At the protein level, there are accumulating studies showing that MT properties can be controlled via interaction with a large variety of MT-associated proteins (MAPs). Our knowledge of MAPs has been enriched over time, but up to this date no systematic studies exist that aim to describe and categorize these proteins according to their binding mechanisms and structural effects on MTs. In my PhD project, I have developed an assay for rapid and systematic analysis of MAPs using cleared lysates of cultured human cells in which I overexpress a variety of different MAPs. The dynamic behaviour of growing MTs in the presence of those MAPs were imaged using TIRF microscopy. This allows me to study the behaviour of around 50 MAP candidates in a situation close to their natural environment, but eliminating complexity coming from different organelles and crammed cytoskeleton filaments inside the confined intracellular space. Indeed, most MAPs were nicely soluble in the extract approach, while purification attempts of several of them led to protein precipitation, thus making classical invitro reconstitution approaches impossible. This novel approach allowed me to compare many MAPs under similar experimental conditions, and helped to define several novel proteins as bona-fide MAPs. I demonstrate that previously uncharacterized MAPs have strikingly different effects on MT polymerization and MT structure, thus creating a variety of distinct MT arrays. I further extended this cell-free pipeline to study structures of MAPs bound to MTs by cryo-electron microscopy, or to study the MT interactions of MAPs carrying patient mutations. Finally, I demonstrated that my approach can be used to test the sensitivity of MAPs to tubulin PTMs, as well as to study the role of MAPs in actin-MT crosstalk. In the future, this novel approach will allow for a better mechanistic understanding of how MAPs and MTs together control cytoskeleton functions

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Nouar, Roqiya. "Caractérisation de l'intéraction de la stathmine avec les microtubules : une analyse par imagerie FRET dans la cellule." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM5505.

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Hunter, Andrew W. "Coupling of ATP hydrolysis to microtubule depolymerization by mitotic centromere-associated kinesin /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2002. http://hdl.handle.net/1773/10549.

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Gaidar, Sergii, and Stefan Diez. "Dancing along microtubules: molecular mechanism of one-dimensional diffusive motion of proteins along microtubules." Diffusion fundamentals 20 (2013) 29, S. 1, 2013. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13595.

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Arslan, Melis. "Modélisation micro-mécanique des microtubules." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00472078.

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Abstract:

Les microtubules sont des composants structuraux de cellules et gouvernent des fonctions cellulaires essentielles telles que les mitoses et le transport des vésicules. Ils sont composés de deux sous-unités non identiques (tubulines α et β), formant un dimère, et sont arrangés de sorte à former une structure tubulaire de 20nm de diamètre. Généralement, ils sont constitués de 13 ou 14 protofilaments arrangés en spirale. Les liaisons longitudinales entre dimères sont plus rigides et fortes que les liaisons latérales. Aussi, les microtubules sont des structures fortement anisotropes. Dans ces travaux de thèse, nous avons pour but de définir l'ensemble des coefficients élastique qui permet de reproduire leur comportement atomistique ainsi que de rendre compte de leur réponse mécanique selon des chemins de chargement variés. En négligeant la discontinuité hélicoïdale souvent observée, un microtubule est représenté par une structure triangulaire de dimères à partir desquels un volume élémentaire représentatif est défini. Un potentiel harmonique est utilisé pour décrire les interactions entre dimères voisins. A partir de l'estimation des constantes élastiques et de l'utilisation de la méthode proposée par Arslan et Boyce (2006) -alors pour analyser le comportement mécanique d'un réseau triangulaire de spectrines composant les membranes des globules rouges-, un modèle continu de comportement mécanique est présenté pour reproduire le comportement des parois des microtubules. Un modèle numérique éléments finis est ensuite créé pour modéliser le comportement d'un microtubule dans sa globalité. Des éléments coques sont utilisés pour reproduire les fines parois des microtubules. Les propriétés du modèle éléments finis sont ajustées à partir des résultats du modèle présenté ainsi qu'aux données expérimentales provenant de la littérature. La rigidité de flexion calculée au cours de simulation des tests de flexion 3 points est en accord avec les valeurs de la littérature. Ces tests révèlent les mécanismes de déformation en fonction de la longueur utile du tube utilisé: Flexion et cisaillement locaux de la paroi gouvernent la déformation pour de "petits" tubes. Pour des longueurs "moyennes" le cisaillement et la flexion du tube prédominent. Enfin, dans le cas de tubes "longs", la déformation est uniquement associée aux effets de flexion. Ces résultats témoignent de l'influence de l'anisotropie du tube sur la réponse observée selon différents mode de sollicitation. Ils permettent également d'expliquer l'évolution de la rigidité de flexion avec la longueur utile du tube, comme reportée dans la littérature. Enfin, des micrographes montrent la propension des extrémités des microtubules à diverger radialement -"à boucler"-. Une telle géométrie est causée par des instabilités propres aux microtubules et implique un état précontraint. Un «modèle d'interactions» est alors proposé de manière à considérer un état précontraint et ainsi reproduire la cinétique des instabilités des microtubules au cours de la polymérisation/dépolymérisation.

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Ovechkina, Yulia Y. "Microtubule destabilizing activity of a kinesin related protein, MCAK : mechanism and regulation /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2004. http://hdl.handle.net/1773/10553.

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Bouissou, Anaïs. "Rôle de la tubuline gamma et des protéines associées dans la dynamique des microtubules." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1151/.

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Abstract:

Les microtubules sont des polymères dynamiques, essentiels à la division cellulaire. Ils sont souvent organisés à partir du centrosome où se localise la tubuline Gamma. Cette protéine joue un rôle important dans la nucléation des microtubules. Elle est présente sous forme de deux complexes: un petit complexe (Gamma-TuSC) essentiel à la viabilité et à l'assemblage d'un fuseau bipolaire fonctionnel et un complexe d'organisation supérieure (Gamma-TuRC) nécessaire au déroulement optimal de la mitose. L'objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle des protéines spécifiques du Gamma-TuRC. La stratégie a consisté à inhiber ces protéines « non essentielles » par RNAi dans les cellules de drosophile en culture et à analyser les conséquences sur l'organisation et la dynamique du cytosquelette. En interphase, et pour la première fois chez les métazoaires, j’ai mis en évidence un rôle du Gamma-TuRC dans la dynamique des microtubules. Localisé le long des microtubules, ce complexe agit comme un facteur stabilisateur. En mitose, le Gamma-TuRC est présent sur tous les types de microtubules y compris sur les microtubules astraux. La déplétion du Gamma-TuRC induit des défauts de positionnement du fuseau. Ces anomalies sont corrélées à une modification des propriétés dynamiques des microtubules astraux qui participent à la liaison fuseau/cortex. L'ensemble de mes résultats démontre que le Gamma-TuRC participe à la régulation de la dynamique des microtubules en interphase et en mitose. Ce rôle permettrait au complexe d'être impliqué dans des fonctions non-centrosomales, comme l'organisation de sous-réseaux de microtubules ou le positionnement du fuseau
Microtubules are highly dynamic polymers, essential in cell division. They are often organized from the centrosome where the protein Gamma-tubulin plays an important role in microtubule nucleation. Gamma-tubulin acts within two main complexes: a small Gamma-tubulin complex (Gamma-TuSC) is essential for viability and assembly of a functional spindle, and a larger complex (Gamma-TuRC) is required for efficient mitotic progression. The role of Gamma-TuRC-specific proteins is not well defined. Using RNAi-mediated depletion in Drosophila S2 cells, I studied the function of these non-essential Gamma-TuRC proteins in microtubule organisation and dynamics. In interphase, I show for the first time that Gamma-TuRCs, localized along microtubules, regulate microtubule dynamics, acting as pause factors. In mitosis, Gamma-TuRCs are associated with all microtubule subsets, including astral microtubules. The loss of Gamma-TuRCs alters astral microtubule dynamics, correlated with spindle positioning defects. Together, these results demonstrate that Gamma-TuRCs regulate microtubule dynamics in interphase and in mitosis. We propose that Gamma-TuRCs are essential to mediate non-centrosomal functions such as organization of cell type-specific microtubule networks or spindle positioning

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Hervy, Jordan. "Modélisation de l'interaction dynamique protéines Tau - microtubules." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY062/document.

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Abstract:

La maladie d’Alzheimer, de nombreux syndromes parkinsoniens, certaines démences fronto-temporales telle que la maladie de Pick sont des exemples de maladies neurodégénératives appelées « tauopathies » qui sont caractérisées par la présence d’agrégats intracellulaires de protéines Tau dans le cerveau des sujets atteints. La formation de tels agrégats résulterait de l’altération des propriétés et fonctions normales des protéines Tau à réguler et structurer les réseaux de microtubules au sein des axones ; ce qui se traduit par une perte progressive de la masse des microtubules dans les axones, la désorganisation du transport axonal et au final la mort cellulaire. La compréhension des tauopathies passe donc par celle :- de la dynamique des microtubules qui est régie par les mécanismes de l’instabilité dynamique au cours desquels les microtubules alternent en permanence entre une phase de croissance (polymérisation des GTP-tubulines) et de rétrécissement (dissociation des GDP-tubulines);- et des interactions entre protéines Tau – microtubule qui jouent un rôle important dans la polymérisation, la stabilisation des microtubules et l’organisation spatiale du réseau de microtubules dans l’axone.L'objectif de ce travail de thèse est de construire et de consolider les bases qui permettront d'aller vers une modélisation fine de l'interaction des microtubules dynamiques avec une population de protéines Tau. Pour y parvenir, deux problèmes ont été abordés : (i) la dynamique intrinsèque des microtubules, c'est-à-dire en l'absence de protéines Tau et (ii) l'interaction Tau-Microtubule pour des microtubules stabilisés, c'est-à-dire non-dynamiques.Afin d’aborder ces problèmes, le travail de cette thèse a été mené selon deux approches :-Théorique : développements de modèles mathématiques décrivant les différents processus-Simulations numériques : développement de programmes Monte-Carlo (sous Matlab)Les résultats principaux ont été organisés et structurés en deux grandes parties :Développement d’un modèle mésoscopique décrivant l’instabilité dynamique des microtubules à l’échelle de la tubuline (unité fondamentale du microtubule). Ce modèle décrit une instabilité dynamique des microtubules non-Markoviènne dont les caractéristiques sont comparables aux observations expérimentales.2) Développement d’un modèle décrivant la dynamique de décoration d’un microtubule stabilisé (absence d’instabilité dynamique) par une population de protéines Tau. Les caractéristiques de ce modèle sont basées, pour la construction, et comparables aux expériences de cosedimentation et de microscopie électronique
Alzheimer’s disease, some frontotemporal dementias such as the Pick’s disease are examples of neurodegenerative diseases called "Tauopathies" which are characterized by the presence of intracellular aggregates of Tau-proteins in the brain of patients. The formation of such aggregates would result from the loss of the normal functions of the Tau-proteins to properly organize the microtubule network within the axon ; which leads to a progressive loss of microtubule’s mass within the axons, the disorganization of the axonal transport and at the end, the cell death. To understand the Tauopathies, we have to understand :- the dynamic of microtubules which is controlled by the mechanisms of the dynamic instability in which microtubules switch between a phase of growth (polymerization of GTP) and a phase of shrinkage (dissociation of GDP)- the interaction between Tau-proteins and microtubules which play an important role in the polymerization, stabilization and spatial organization of microtubules within the axonal network.The objective of this work is to build and consolidate the blocks in order to go to precise modeling of the interaction of microtubules with a dynamic population of Tau-proteins. To this purpose, two problems were considered : (i) the intrinsic dynamic of microtubules (i.e., in absence of Tau-proteins) and (ii) the interaction between Tau-proteins and a stabilized-microtubules (i.e., in absence of dynamic instability)In order to this, the work has been done according to two approaches :- Theoretical : development of mathematical models describing the different process.- Simulation : development of Monte-Carlo programs (under Matlab)The main results have been organized in two main parts :1) Development of a mesoscopic model describing the dynamic instability of microtubules at the scale of the tubulin. This model describes the non-Markovian dynamic of microtubules and the characteristics are compatible with the experimental observations.2) Development of a model describing the dynamical decoration of a microtubule by a population of Tau-proteins. The characteristics of the model are based, for the construction, and compatible with the experimental observations

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Deng, Xian. "Prosthecobacter BtubAB form bacterial mini microtubules." Thesis, University of Cambridge, 2018. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/275719.

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Abstract:

The tubulin/FtsZ superfamily contains a large set of proteins that spans through all kingdoms of life, with αβ-tubulins being the eukaryotic representatives and FtsZ being the best studied prokaryotic homologue. It is believed that all tubulin/FtsZ-related proteins have evolved from a common ancestor, however, members from this superfamily have diverged in many aspects. αβ-tubulins polymerise into giant and hollow microtubules in the presence of GTP. Despite the size of around 25 nm wide, microtubules display sophisticated dynamics. In particular, dynamic instability, the stochastic change between fast growth and rapid shrinkage, is a hallmark of microtubules. In contrast to αβ-tubulins, FtsZ lacks the C-terminal domain of tubulins and it probably functions as single homopolymeric protofilaments, possibly through treadmilling dynamics. There is strong divergence of the biological functions in the tubulin/FtsZ superfamily. Microtubules are involved in fundamental processes such as motility, transport and chromosomal segregation, whereas FtsZ is involved in bacterial cytokinesis (bacterial cell division), and the equivalent role of FtsZ is carried out by actin-based and ESCRTIII-based systems in eukaryotes. It seems that there is a big evolutionary gap between αβ-tubulins and FtsZ, and the only properties that are conserved within the tubulin/FtsZ superfamily are fold, protofilament formation and GTPase activity. In 2002, a pair of tubulin-like genes, btuba and btubb were identified in Prosthecobacter bacteria, with higher sequence homology to eukaryotic tubulins than FtsZ or any other bacterial homologues. The crystal structures solved later revealed, again, a closer similarity to αβ-tubulins than to their prokaryotic equivalents. It has been known for a while that BtubAB form filaments in the presence of GTP, however, little knowledge has been available regarding the filament architecture. In this project, I determined the near atomic resolution structure of the in vitro BtubAB filament using cryoEM and cryoET, revealing a hollow tube that consists of four protofilaments. A closer look showed that BtubAB filaments have many conserved microtubule features including: an overall polarity, similar longitudinal contacts, M-loops in lateral interfaces, and the presence of the seam, a structural hallmark of microtubules. My study also shows that BtubC, a protein with a TPR fold, binds to the BtubAB filaments in a stoichiometric manner, similar to some MAPs on microtubules. Based on this work, I concluded that BtubAB from Prosthecobacter form bacterial ‘mini microtubules’, and my work provided interesting insight into the evolution of tubulin/FtsZ-related proteins.

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Robbins, Miller Kelly. "Investigation of Interactions between Rev and Microtubules: Purification of Wild-type and Mutant Rev Protein and Optimization of Microtubule Depolymerization Assays." Wright State University / OhioLINK, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1188405424.

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Vandroux, David. "Rôle des microtubules dans la lésion d'ischémie-reperfusion du cardiomyocyte et influence d'agents de liaison des microtubules." Dijon, 2003. http://www.theses.fr/2003DIJOMU23.

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Abstract:

L'infarctus du myocarde, conduisant à un arrêt de la fonction cardiaque, découle d'un processus pathologique consécutif à une réduction de la perfusion coronaire. Il combine une diminution de l'apport en oxygène et en substrats ainsi que l'accumulation de produits issus du métabolisme, aboutissant à la mise en place d'une ischémie myocardique. Le but du travail a donc consisté à étudier le rôle joué par les MT dans le contexte global de l'ischémie-reperfusion (IS-R) simulée in vitro, en exploitant la capacité du taxol (TX) à stabiliser les MT. L'IS induit une altération précoce du réseau de MT qui précède les manifestations des marqueurs biologiques classiques de souffrance cellulaire dans des cellules myoblastiques de la lignée H9c2 ainsi que dans des cardiomyocytes (CM) de rat nouveau-nés. Dans le modèle d'IS-R in vitro, le TX protège les CM des dommages ischémiques en bloquant la déstabilisation des MT, en préservant la fonction mitochondriale des CM, en limitant la perte de LDH et de troponine I, en diminuant l'expression de l'ARNm de la protéine de choc thermique HSP70i.

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Giordano, Tiziana. "Étude du rôle de l’enzyme déglutamylase CCP5 dans la régulation de la fonction des microtubules au cours de la spermiogenèse chez la souris." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS574/document.

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Abstract:

La spermatogenèse est le processus par lequel les cellules germinales sont transformées en spermatozoïdes par le déroulement de 3 phases: la phase mitotique et méiotiques et la spermiogénèse. Pendant la spermiogénèse d'importantes structures sont formées afin de générer un spermatozoïde fonctionnel : l’acrosome, la manchette et le flagelle. La manchette est une structure transitoire situé caudalement à l’acrosome, composée par un manteau de microtubules longeant le noyau du spermatide. La manchette est connue pour participer au remodelage du noyau afin de lui conférer une forme falciforme ainsi que pour son rôle dans le développement de l’acrosome et du flagelle. En effet, pendant la spermiogénèse toutes les molécules nécessaires pour la formation du flagelle et de l’acrosome doivent être transportées sur leur site d'assemblage. Les microtubules forment la manchette permettent le mouvement de protéines entre la région pré-acrosomique et la zone d’assemblage du flagelle. Cependant ce transport doit être finement régulé dans l’espace et dans le temps car la localisation aberrante et/ou manquante de certaines protéines peut causer des malformations de l’ acrosome, de la manchette et du flagelle. Un mécanisme qui peut expliquer la façon dont ce processus de transport peut être régulé est la génération de modification post-traductionnelles de la tubuline forment les microtubules car ces modifications peuvent réguler les interactions avec les moteurs moléculaires et les protéines associées aux microtubules. La polyglutamylation correspond à un attachement covalent de chaines de glutamates latérales sur la queue terminale de la tubuline. Cette modification est contrôlée par la coordination des enzymes glutamylase (TTLLs) et déglutamylase (CCPs). De récents études ont souligné l'importance potentielle de certaines de ces enzymes dans la formation et la maintenance du flagelle. Mon projet est centré sur l’étude des fonctions exercées par CCP5 pendant la spermatogenèse chez la souris. CCP5 est le seule enzyme qui a la capacité de couper le glutamate de branchement des chaines latéral et qui peut donc réguler l’équilibre entre présence ou l’absence de glutamate de branchement. L’analyse de la souris CCP5-knockout a permis de souligner le rôle essentiel mené par CCP5 pendant la spermiogénèse. J'ai constaté que les souris CCP5-KO produisent 100 fois moins de sperme, défectueux et immobile, comparé aux contrôles. De plus, des nombreuses cellules haploïdes immatures sont prématurément libérées de l’épithélium germinatif. Une analyse approfondie à révélée que la réduite production de sperme est due à plusieurs défaut ultrastructurelles qui surgissent pendant la spermiogenèse. J’ai observé que l’acrosome n’était pas bien développée et que cela se détachait du noyau chez les spermatides matures condensés. De plus l’organisation des microtubules formant la manchette était aussi affectée par une émanation ectopique, ainsi que par une localisation défectueuse dans le noyau. Ces défauts corrèlent avec la formation des spermatides allongée que n’ont pas la typique forme falciforme. De plus, j’ai constaté la présence de centrioles surnuméraires chez les spermatides allongées CCP5-KO. Ce défaut corrèle avec l’observation de microtubules « doublets » et « singlets » dispersés dans le cytoplasme de la cellule. De plus, les structures accessoires du flagelle se positionnaient, de façon désorganisé, à côté de ces microtubules. On a pu constater que ces microtubules sont très probablement issus de plusieurs axonemes qui s'ouvrent dans leur région. Le processus entier de spermiogenèse semble être défectueux dans la souris CCP5-KO et cela est accompagné par d'importants changements de niveaux de glutamylation chez les spermatides rondes et allongés. Par conséquence la régulation des niveaux de glutamylation faites par CCP5 lors de la spermiogénèse semble être fondamental pour garantir un développement normal des spermatides en spermatozoïdes
Spermatogenesis is the process by which germ cells are transformed into spermatozoa by three sequential phases: the mitotic- and meiotic- phase followed by spermiogenesis. To allow the final maturation of haploid germ cells into spermatozoa specific structures have to be developed during the spermiogenesis: the acrosome, the manchette and the flagellum. The manchette is a MTs-based structure, located caudally to the acrosome, organizing in a skirt-like fashion. Manchette is known to participate in the shaping of the nucleus conferring it the typical hook-like shape and several studies have underlined its importance in acrosome and flagellum formation. During spermiogenesis all molecules and organelles necessary for both acrosome and flagellum formation have to be transported to their destination sites and manchettal MTs allow the movement of organelles and other proteins between the pro-acrosome region and the spermatid tail. However this MTs-based traffic has to be regulated both in space and time as it has been shown that ectopic or mislocalization of certain proteins can lead to failures in acrosome, manchette and flagellum development. The generation of posttranslationally modified MTs might explain a possible mechanism of traffic regulation since it has been demonstrated that posttranslational modifications (PTMs) can regulate the interaction between MTs and molecular motors and microtubules binding proteins. Polyglutamylation, consist in the addition of glutamate side chains of variable length on α- and β- tubulin carboxy-terminal tails. Glutamylation levels are determined by the combined action of glutamylase (TTLLs) and deglutamylase (CCPs) enzymes. Several reports have recently highlighted the importance of some of these enzymes in flagellum assembly and/or maintenance. During my PhD I investigated about the functional role of CCP5 during mouse spermatogenesis. CCP5 is the only enzyme able to remove the glutamate branching point of the added side chain. Thus, its activity might regulate the equilibrium between presence/absence of glutamate branching points, in turn interfering with polyglutamylation levels. The study of the CCP5-KO mouse reveals that CCP5 has an essential role during mouse spermiogenesis. CCP5-KO male produces 100-fold less sperm cells than controls and released sperm cells are highly defective and immotile. Moreover, haploid immature germ cells are also found in CCP5-KO semen. A deep-analysis reveals that the reduced sperm output is due to several ultrastructural defects emerging during the spermatids differentiation process. The acrosome, although is still formed, it does not appear to develop symmetrically and appears to detach from the nucleus in condensed spermatids. Another structure that is impaired in CCP5-KO spermatids in the manchette. Manchettal MTs, are seen to emanate from ectopic regions of the germ cells without running parallel to the nucleus, and are often observed within the spermatids nuclei. Altogether these defects correlate with an aberrant-shaped spermatid nucleus not showing the typical hook-like shape. Another phenotype observed in CCP5-KO elongating spermatids is the presence of supernumerary basal bodies that correlates with the presence of singlet or doublets microtubules dispersed within the germ cell cytoplasm. Interestingly sperm accessory structures are seen to chaotically organize around the microtubules. Unstable disassembling axonemes are seen together with those MTs, suggesting that CCP5-KO spermatids develop abortive unstable flagella. Interesting all these ultrastructural defects correlate with increased level of glutamylation on round spermatids’ cortical MTs and elongating spermatids’ manchettal MTs. Taken together, this study strongly suggests that CCP5-mediated glutamylation regulation is fundamental for spermatids differentiation into healthy functional spermatozoa

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Seggio, Maxime. "Etude in vitro des effets de la protéine MAP6 sur le cytosquelette." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV063/document.

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Abstract:

Le cytosquelette d'une cellule eucaryote est constitué de trois types de polymères différents qui sont l'actine, les filaments intermédiaires et les microtubules. Ces éléments confèrent à la cellule l'essentiel de ses propriétés mécaniques telles que le maintien de l'architecture ou la modification de sa forme pour permettre le déplacement cellulaire. Ils sont également impliqués dans le transport d'organites ou de nutriments d'un bout à l'autre de la cellule, dans la ségrégation des chromosomes lors de la mitose ou encore dans le processus de division cellulaire. Pour répondre aux différents besoins de la cellule, ces filaments sont extrêmement dynamiques et peuvent se désassembler pour se réassembler à un autre endroit de la cellule. Cette dynamicité est régulée par de nombreuses protéines accessoires qui vont être capables de modifier les propriétés intrinsèques des différents filaments (dynamique, mécanique et organisatrice). Parmi ces protéines régulatrices, l'on distingue tout particulièrement les MAPs, pour Microtubule Associated Proteins, capables de modifier la dynamique et la structure des microtubules. MAP6, ou encore STOP pour Stable Tubule Only Peptide, est une MAP neuronale qui fut initialement décrite pour sa capacité à protéger les microtubules d'une exposition au froid ou encore de drogues dépolymérisantes comme le nocodazole. Des souris délétées pour le gène MAP6 montrent des troubles cognitifs et comportementaux proches des patients atteints de schizophrénie, impliquant au moins en partie des défauts de stabilisation des microtubules. Cependant, les effets de la protéine sur les microtubules restaient encore à déterminer. Dans ce contexte, à l'aide de diverses approches biochimiques et vidéomicroscopiques, nous avons montré que la protéine MAP6 est capable d’interagir de façon directe avec les microtubules in vitro et permet leur stabilisation. Elle permet aussi de réguler la dynamique des microtubules en augmentant la vitesse de polymérisation de l'extrémité (+), de diminuer la fréquence de catastrophe et l'apparition d’événements de sauvetage, de façon similaire à d'autres MAPs comme Tau ou MAP2. Cependant, contrairement aux autres MAPs, nous avons montré que MAP6 présente une dualité d'action sur le bout (-) des microtubules en diminuant et figeant très rapidement la dynamique de cette extrémité. Cette dualité pourrait ainsi conférer à MAP6 un rôle essentiel de nucléateur de microtubules en figeant l'extrémité (-) du microtubule et en favorisant la polymérisation et la stabilisation de l'extrémité (+). De plus, la protéine MAP6 est capable de modifier fortement la structure des microtubules. De part leur composition et leur rôle, les microtubules sont les éléments les plus rigides du cytosquelette et forment naturellement un tube creux linéaire. Or en présence de MAP6, les microtubules perdent cet aspect linéaire et adoptent une structure hélicoïdale (avec un pas d'environ 4,5 μm et une hauteur d'environ 1 μm) qui n'avait encore jamais été observée jusqu'à présent. La présence d'une telle population de microtubules dans la cellule pourrait ainsi apporter une certaine résistance mécanique ou encore permettre le maintien de l'architecture de l'axone. Enfin, nous avons montré que MAP6 peut aussi interagir de façon directe avec les filaments d'actines et les associer entre eux pour former des faisceaux. Dans les neurones, de nombreuses molécules ont été identifiées comme étant des régulateurs clés dans le « crosstalk » entre les filaments d'actines et les microtubules. L'interaction et la coordination entre les différents éléments du cytosquelette jouent un rôle essentiel dans la transmission et le relais du message synaptique. MAP6 pourrait être importante pour l'ensemble de ces mécanismes ce qui expliquerait les défauts de plasticité synaptique ainsi que les défauts cognitifs observés chez les souris KO MAP6
The eukaryotic cell's cytoskeleton is constitued by three types of different polymers which are the actin filaments, the intermediate filaments and the microtubules. These elements confer on the cell the main part of its mechanical properties such as the architecture preservation or the modification of its shape to allow the cellular movement. They are also involved in the organelles or nutrients transport throughout the cell, in the chromosomes segregation during mitosis or still in the cellular division process. To answer the cell's various needs, these filaments are extremly dynamics and are able to dis-assemblate to re-assemblate in another place of the cell. Tis dynamic is regulated ny numerous proteins which are going to be capable of modifiying the intrinsic properties of the different filaments (dynamic, mechanic and structure). Among them are present the MAPs, for Microtubule-Associated Proteins, which will be able to influence the microtubule dynamics and structure. MAP6, also known as STOP for Stable Tubule Only Peptide, is a neuronal MAP which was initially described for its capacity to protect microtubule from cold or nocodazole exposure. KO MAP6 mice display cognitive and behavioral disorders close to patient with schyzophrenia, involving at least partially microtubules stabilization defects. However, the effects of the protein on the microtubules still remained to determine. In this context, using diverse biochemical and cideomicroscopy technics, we showed that MAP6 is able to directly interact in vitro with the microtubules and stabilizes them. It also regulates the microtubule dynamics by increasing the microtubule growth rate of the plus end extremity, decreases the shrinkage frequency and allows rescue of shrinking microtubules, similarly to other MAPs like Tau or MAP2. However, contrary to the other MAPs, we showed that MAP6 has another effect on the microtubule (-) end by decreazing and freezing its dynamics. This dual effect could confer to MAP6 an essential role of microtubules nucleation by stabilizing the new formed microtubule (-) end and by stabilizing and increasing the (+) end microtubule growth rate. Furthermore, MAP6 is also able to strongly modify the microtubule structure. Microtubules are the stiffest elements of the cytoskeleton and naturally form due to their composition linear hollow tubes. Yet in presence of MAP6, microtubules lose their usual shape and adopt a helical structure (4,5 μm pitch and approximatly 1 μm thickness) which had never been observed until now. The presence of such a population of microtubules in the neuron could thus provide a mechanical strength and allow the preservation of the axon architecture. Finally, we showed that MAP6 can also directly interact with the actin filaments to associate them and form bundles. In neurons, several molecules have been identified as key regulators in the " crosstalk " between actin filaments and microtubules. The interaction and coordination between the different cytoskeletal elements play a vital role in the synaptic transmission. MAP6 may be important for all these mechanisms which would explain the synaptic plasticity and cognitive defects observed in KO MAP6 mice

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Kar, Santwana. "Structural studies of tau interaction with microtubules." Thesis, University of Cambridge, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.615812.

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Devred, François. "Interaction tau-tubuline dans l'assemblage des microtubules." Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22954.

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Blocker, Ariel. "Analyse des interactions entre phagosomes et microtubules." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112390.

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Abstract:

Le cytosquelette microtubulaire est une structure filamenteuse et dynamique qui participe a l'organisation des cellules, en particulier au positionnement des organelles intracellulaires. Il est requis dans de nombreuses etapes du routage des proteines via le transport vesiculaire, qu'il facilite par des mechanoenzymes, telles les moteurs microtubulaire kinesine et dyneine cytoplasmique. La phagocytose est l'engloutissement par des cellules d'autres cellules ou de particles de taille importantes (>0. 3 micron de diametre). Elle remplit diverses fonctions dans le monde vivant. Chez les vertebres, il existe des cellules specialisees dans la phagocytose, les leukocytes phagocytiques, et parmi eux les macrophages. Les macrophages sont specialises dans le ramassage et la destruction des microbes qui tentent de coloniser notre corps. Ils sont donc essentiels a l'elaboration d'une reponse immunitaire appropriee. Dans ces cellules, le processus de la phagocytose peut etre divise en quatre etapes principales: la liaison de la particule, son internalisation, la neutralisation du microbe, sa degradation et sa presentation antigenique, qui a lieu apres de multiples interactions avec les organelles de la voie endocytotique. Je me suis interessee aux etapes terminales de la phagocytose. Le modele utilise pour ce travail fut l'internalisation de billes de latex de 1 micron dans la lignee j774 de macrophages murins. J'ai montre que les microtubules sont requis pour la maturation des phagosomes afin de faciliter leurs interactions avec les organelles de l'endocytose, ces dernieres etant deja connues comme interagissant directement avec le cytosquelette microtubulaire. J'ai montre de surcroit que les phagosomes se deplacent lineairement sur des distances de plusieurs microns a l'interieur des cellules, essentiellement de maniere centripete mais aussi centrifuge, et que ce mouvement est ph- et microtubule-dependant. J'ai elabore un systeme in vitro qui mesure la liaison de phagosomes purifies aux microtubules. J'ai montre que cette liaison statique est decrue par la maturation des phagosomes, vraisemblablement via la regulation de proteines membranaires de ces organelles et qu'elle depend d'un facteur thermosensible de type map (microtubule-associated protein) d'environ 150 kd. Dans un second systeme in vitro tres similaire au premier, j'ai reconstitue la motilite des phagosomes le long de microtubules a polarite marquee. En utilisant ce systeme j'ai montre que les phagosomes se deplacent bidirectionnellement le long des microtubules a des vitesses approchant 1 micron/sec. La motilite des phagosomes s'accroit avec leur maturation et est due a la dyneine cytoplasmique ainsi qu'a un moteur ayant la capacite de mouvoir ces organelles vers l'extremite plus des microtubules et les caracteristiques pharmacologiques d'une kinesine. Je presente en conclusion comment ces systemes in vitro peuvent servir a l'avenir pour comprendre la regulation de la motilite des organelles le long des microtubules, a etudier la biophysique de ce processus et a adresser le role de la dynamique des microtubules dans ce phenomene

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Karabay, Arzu. "Ncd Motor Tail Domain Interactions With Microtubules." Diss., Virginia Tech, 1998. http://hdl.handle.net/10919/11280.

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Abstract:

Drosophila nonclaret disjunctional (Ncd) is a kinesin-like C-terminal motor protein that is involved in spindle assembly in oocytes during meiosis and in spindle maintenance in early embryos during mitosis. Ncd interacts with both "highway" and "cargo" microtubules (MTs) in meiotic and mitotic spindles through the action of ATP-dependent and ATP-independent MT binding sites in the head and tail domains, respectively. Through the action of these binding sites, Ncd bundles and, perhaps, slides MTs relative to each other. These functions are important for the in vivo role of Ncd in the formation of the bipolar spindle and maintenance of the spindle assembly. Despite the high homology of the Ncd head domain to the kinesin head domain, the Ncd tail domain is unique among kinesin-like motor proteins. Characterization of ATP-independent interactions of Ncd with cargo MTs and identification of MT binding sites (located in amino acid residues 83-100 and 115-187) in the tail region by MT co-sedimentation assays revealed that the Ncd tail has functional similarities to microtubule-associated proteins, especially to tau and MAP2, that regulate MT assembly. Like tau MT binding motifs, MT binding sites of the tail domain are rich in basic amino acids that are flanked by proline residues. Cross-linking and MT co-sedimentation assays with subtilisin-digested MTs demonstrated that Ncd tail binding sites (located at the extreme C-terminus and in the H11-H12 loop / H12 helix of each tubulin monomer) on tubulin correspond to tau binding sites. Further, the Ncd tail domain, like tau, can promote and stabilize MT assembly under conditions that induce MT disassembly. Taken together, these results suggest that the Ncd tail functions both in the transport of cargo MTs to spindle poles for the formation of the spindle assembly during meiosis, and in maintenance of spindle assembly during mitosis. How these different functions of Ncd are regulated still remains unknown, however further understanding of the regulation of Ncd function should contribute to our knowledge of cell cycle regulation in both meiotic and mitotic cells.
Ph. D.

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BUDIN, KARINE. "Centres organisateurs de microtubules, hsp70 et phylogenie." Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA112407.

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Abstract:

Il a ete propose qu'un composant des centres organisateurs de microtubules (mtocs), reconnu par l'anticorps monoclonal ctr210, appartienne, chez un dinoflagelle, a la famille des hsp70, qui sont des proteines chaperons. Nous avons teste cette hypothese, d'une part en identifiant des genes d'hsp70 chez divers cilies et, d'autre part en isolant et en caracterisant les antigenes du ctr210 chez deux cilies (paramecium et tetrahymena). Les hsp70 obtenues ne semblent pas appartenir a la meme classe que celle du dinoflagelle. Nous avons utilise ces nouvelles sequences pour realiser des etudes phylogenetiques detaillees, qui ont permis de serieusement remettre en cause deux theories, celle de la construction progressive de la cellule eucaryote telle qu'elle semble etre decrite par les phylogenies basees sur l'arn ribosomique, et celle de la classification des procaryotes en monodermes/didermes. Les caracterisations biochimique et immunologique des antigenes du ctr210 chez plusieurs cilies ont montre que la decoration du ctr210 se localise au niveau du materiel entourant les corps basaux, en particulier dans la zone orale. Nous avons montre, grace a l'obtention de courtes microsequences et a des caracterisations immunologiques, que les antigenes du ctr210 de paramecium et tetrahymena, n'appartiennent pas a la famille des hsp70 et ne ressemblent a aucune famille de proteines connues. En revanche, nous les avons identifiees comme etant les tetrines, des proteines hautement insolubles formant des filaments dans la zone orale, prealablement decrites chez tetrahymena. Nous avons montre que des proteines apparentees aux tetrines existaient chez plusieurs autres cilies, des dinoflagelles, une algue verte, un euglenozoa et chez l'homme.

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Meurer-Grob, Patricia. "Etude structurale des microtubules à haute résolution." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10240.

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Abstract:

Les microtubules sont des elements du cytosquelette essentiels pour l'architecture et l'organisation du cytoplasme de la plupart des cellules eucaryotes. Ce sont des tubes creux de 250 a de diametre resultant de la polymerisation d'une proteine, l'heterodimere de tubuline. Les proprietes dynamiques et structurales des microtubules sont essentielles pour l'accomplissement de leur role in vivo. Nous avons observe en cryomicroscopie electronique deux types de microtubules, assembles en presence de deux ligands differents, un analogue non hydrolysable du gtp, le guanylyl-(,)-methylene-diphosphonate (gmpcpp), et une drogue antimitotique, le taxotere. Ces deux ligands ont la propriete de stabiliser les microtubules. Les techniques de reconstruction helicoidales ont ete utilisees pour obtenir deux cartes de densite tridimensionnelles de microtubules-gmpcpp et -taxotere a une resolution entre 13,4 et 14 a. Par ailleurs, des structures a haute resolution du dimere de tubuline ont recemment ete obtenues par des approches cristallographiques par differents groupes. Des modeles pseudo atomiques de microtubules ont ete realises en combinant la structure a haute resolution du dimere de tubuline et les cartes de densite des microtubules, afin de visualiser les interactions entre les molecules de tubuline formant ces complexes. Des changements conformationnels de la molecule de tubuline pourraient expliquer les proprietes stabilisatrices du gmpcpp et du taxotere. Enfin, les proprietes de l'assemblage de differentes formes de tubuline ont ete discutees en fonction des regions putatives d'interactions des dimeres de tubuline dans les microtubules.

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Park, Su Young. "Role of microtubules in budding yeast cytokinesis." Diss., Rolla, Mo. : Missouri University of Science and Technology, 2008. http://scholarsmine.mst.edu/thesis/pdf/Park_2008_09007dcc805ea536.pdf.

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Abstract:

Thesis (M.S.)--Missouri University of Science and Technology, 2008.
Vita. The entire thesis text is included in file. Title from title screen of thesis/dissertation PDF file (viewed January 22, 2009) Includes bibliographical references (p. 34-40).

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Bourgarel-Rey, Véronique. "Microtubules et transduction du signal : étude des effets des agents anti-microtubules sur la régulation de l'oncogène c-myc." Aix-Marseille 2, 2000. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/PHA_2000_1538.pdf.

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Lawera, Aleksandra Anna. "The role of tubulin polyglutamylation and its potential effectors in spermatogenesis." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20161.

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Abstract:

Les microtubules sont des éléments du cytosquelette, composées d'hétérodimères de tubuline de type α et β. Ils jouent un rôle important dans plusieurs processus cellulaires, dont le transport cytoplasmique, la mobilité et la division cellulaire. Cependant, les mécanismes par lesquels les microtubules sont adaptés à ces rôles très différents restent largement méconnus.Les modifications post-traductionnelles de la tubuline pourraient contribuer à la diversité de fonction des microtubules. Parmi celles-ci, la polyglutamylation pourrait jouer un rôle important en changeant d'une manière importante les propriétés des microtubules, et les adaptant ainsi à leurs différents rôles. La polyglutamylation correspond à l'addition de longues chaînes latérales d'acides glutamiques aux extrémités C-terminales des tubulines α et β. Ces régions sont des sites connues d'interactions de la tubuline avec ses protéines associées (MAP) et les moteurs moléculaires. Au cours de mes travaux, j'ai étudié le rôle de polyglutamylation de la tubuline dans le développement des spermatozoïdes. En utilisant la souris et la drosophile comme organismes modèles, j'ai montré que le changement de niveau de polyglutamylation de la tubuline dans les spermatozoïdes, soit par une régulation positive soit par régulation négative, provoque des anomalies structurales des spermatozoïdes et entraîne une stérilité des mâles. J'ai également étudié la rôle de la katanine, un enzyme coupant les microtubules, effecteur potentiel de la polyglutamylation. J'ai montré qu'en absence de la katanine, la production des cellules germinales est gravement compromise chez les mâles, provoquant également une stérilité. Pris ensemble, ces résultats démontrent que la régulation de polyglutamylation de la tubuline est indispensable pour le développement correct des spermatozoïdes et que son effet pourrait être médié par la katanine, enzyme dont l'activité pourrait dépendre de la polyglutamylation de la tubuline.Durant mes travaux, j'ai également développé une nouvelle technique de production des microtubules différentiellement glutamylés. En utilisant comme matière primaire de la tubuline de cerveau porcin, hautement polyglutamylée, j'ai réalisé une déglutamylation produisant ainsi une tubuline déglutamylée. En utilisant les deux types de microtubules (avec ou sans polyglutamylation), il est possible de tester si les interactions entre les microtubules et les MAP dépendent de la polyglutamylation de la tubuline
Microtubules are essential cytoskeletal elements composed of α- and β-tubulin heterodimers. They are involved in a number of cellular processes, including intracellular transport, cell motility and cell division. However, how microtubules can adapt to all these different functions remains largely unknown. One of the mechanism, which could contribute to microtubule diversity are posttranslational modifications of tubulin. Among tubulin modifications polyglutamylation has a high potential for changing microtubule properties and thus adapting them to different roles. It consists of addition of long glutamate side chains to multiple glutamate residues located in the C-terminal tail of both α- and β-tubulin, which are known as interaction sites for many microtubule associated proteins (MAPs) and molecular motors. In my studies I focused on the role of polyglutamylation in sperm development. Using mice and Drosophila as model systems, I showed that changing the levels of this modification, either by up- or downregulation, results in the assembly of structurally abnormal sperm and causes male sterility. In addition, I also addressed the role of one of the potential effectors of polyglutamylation, a microtubule-severing enzyme called katanin. I demonstrated that in the absence of katanin the production of male germ cells is severely compromised leading to male sterility. Taken together my data suggest that proper balance of tubulin polyglutamylation is essential for sperm development and that its effects may be mediated by katanin whose activity has been proposed to be dependent on tubulin polyglutamylation. Moreover, during my PhD project I developed a method for production of differentially glutamylated microtubules. Using porcine brain tubulin, which is known to be highly glutamylated, as a starting material I perform deglutamylation to obtain the non-glutamylated version of it. Obtaining these two types of tubulin allows now to directly testing whether the interactions between microtubules and the MAPs of interests are dependent on tubulin polyglutamyaltion

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Witte, Harald. "The role of microtubules in initial neuronal polarization." Diss., lmu, 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-88149.

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Harumoto, Toshiyuki. "Regulation of Noncentrosomal Microtubules in Planar Cell Polarity." 京都大学 (Kyoto University), 2011. http://hdl.handle.net/2433/142444.

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Chaudhuri, Samata. "Engineering Nanotechnological Applications of Biomolecular Motors and Microtubules." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2018. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-232539.

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Abstract:

Biomolecular motor based transport reconstituted in synthetic environment has been recently established as a promising component for the development of nanoscale devices. A minimal system consisting of microtubules propelled over a surface of immobilized kinesin motor proteins has been used to transport and manipulate cargo for molecular sorting, analyte detection, and other novel nanotechnological applications. Despite these achievements, further progress of the field and translation of the reported applications to a real-world setting require overcoming several key challenges, such as, development of effective cargo conjugation strategies and precise control of the transport directionality with the reconstituted biomolecular motor systems. The challenge of cargo conjugation is addressed in this thesis through the development of a robust bioorthogonal strategy to functionalize microtubules. The versatility of the developed method is demonstrated by covalently conjugating various types of cargos to microtubules. Further, the effect of the linker length on cargo attachment to microtubules is investigated by attaching cargo to microtubules via linkers of different lengths. By using kinesin-driven transport of microtubules that are covalently conjugated to antibodies, detection of various clinically relevant analytes is demonstrated as proof-of-principle applications for biosensing. Finally, the challenge of gaining control over transport directionality is addressed through topographical guiding of microtubules in nanostructures, and optimization of assay parameters to achieve successful guiding of microtubules. Spatio-temporal analyte concentration, using transport in these nanostructues, is also explored to make the biomolecular-motor based applications more suitable for use real-world point-of-care setting. Taken together, the experimental work in this thesis contributes to the field of nanotechnological applications of biomolecular motors. The developed microtubule functionalization method and understanding of the effect of cargo attachment via linkers provide useful design principles for efficient cargo loading to microtubules. Moreover, establishment of assay components for successful guiding of microtubules in nanostructures is a vital step forward for practical translation of future nanoscale devices.

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Allard, Jun. "Mathematics and biophysics of cortical microtubules in plants." Thesis, University of British Columbia, 2010. http://hdl.handle.net/2429/30439.

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Abstract:

Microtubules confined to the two-dimensional cortex of elongating plant cells must form a parallel yet dispersed array transverse to the elongation axis for proper cell wall expansion. Collisions between microtubules, which migrate via hybrid treadmilling, can result in plus-end entrainment (zippering) or catastrophe. Here, I present (1) a cell-scale computational model of cortical microtubule organization and (2) a molecular-scale model for microtubule-cortex anchoring and collision-based interactions between microtubules. The first model treats interactions phenomenologically while the second addresses interactions by considering energetic competition between crosslinker binding, microtubule bending and microtubule polymerization. From the cell-scale model, we find that plus-end entrainment leads to self-organization of microtubules into parallel arrays, while collision-induced catastrophe does not. Catastrophe-inducing boundaries can tune the dominant orientation. Changes in dynamic-instability parameters, such as in mor1-1 mutants in Arabidopsis thaliana, can impede self-organization, in agreement with experiment. Increased entrainment, as seen in clasp-1 mutants, conserves self-organization, but delays its onset. Modulating the ability of cell edges to induce catastrophe, as the CLASP protein may do, can tune the dominant direction and regulate organization. The molecular-scale model predicts a higher probability of entrainment at lower collision angles and at longer unanchored lengths of plus-ends. The models lead to several testable predictions, including the effects of reduced microtubule severing in katanin mutants and variable membrane-anchor densities in different plants, including Arabidopsis cells and Tobacco cells.

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Barton, Richard Christopher. "Microtubules, mitosis and chromosome segregation in Candida albicans." Thesis, University of Kent, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.256985.

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Liang, Benjamin Ming-Hwa. "Organization and function of microtubules and their relationship /." free to MU campus, to others for purchase, 1997. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p9841166.

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Arnal, Isabelle. "Étude structurale de complexes entre microtubules et kinésines." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10058.

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Abstract:

Les kinesines utilisent l'energie de l'hydrolyse de l'atp pour se deplacer le long des microtubules. Habituellement, ces proteines sont des tetrameres de deux chaines lourdes et deux chaines legeres. Chaque chaine lourde possede un domaine moteur qui se lie a l'atp et au microtubule. La plupart des kinesines se deplacent vers l'extremite + des microtubules mais certaines comme le ncd (non claret disjunctional) de la drosophile peuvent se deplacer vers l'extremite -. Nous avons utilise la cryomicroscopie electronique pour etudier l'interaction microtubules/kinesines. La premiere partie de ce travail a ete l'analyse du mode de stabilisation des microtubules in vitro par une drogue antimitotique, le taxol. Les resultats obtenus par cryomicroscopie montrent que le taxol diminue le nombre de protofilaments des microtubules et favorise egalement l'apparition de microtubules atypiques a 15 protofilaments directement analysables par des methodes de reconstruction helicoidale. La stabilisation des microtubules par le taxol est accompagnee d'un changement conformationnel de la tubuline d'environ 1 a qui n'affecte pas la liaison des proteines motrices. Par la suite, nous avons utilise ces microtubules stabilises pour obtenir les reconstructions en 3d de complexes microtubules/proteines motrices observes en cryomicrosopie. La kinesine et le ncd de drosophile (proteines recombinantes dimeriques) interagissant avec les microtubules en presence d'amp-pnp (analogue non hydrolysable de l'atp) ont chacun une tete attachee au microtubule et une tete libre. Les tetes attachees sont tres similaires ; l'orientation differente des tetes libres explique probablement le sens de deplacement oppose de ces deux proteines. Par ailleurs, la structure de complexes microtubules/dimeres de kinesine en presence de differents types d'analogues de nucleotides montrent que seule la tete libre de la kinesine change de conformation en fonction de son etat nucleotidique, suggerant un role important du domaine moteur non attache dans le mecanisme de mouvement de ce moteur moleculaire.

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Caudron, Fabrice. "Des microtubules détyrosinés : quelles conséquences pour la cellule ?" Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10032.

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Abstract:

Les microtubules (MT) sont des structures dynamiques contrôlant divers aspects essentiels de l'architecture cellulaire. En particulier, les bouts plus des MT (bouts +) sont capables d'accumuler des protéines spécifiques jouant un rôle dans le contrôle de la dynamique microtubulaire et dans l'interaction des MT avec le cortex cellulaire. Ces interactions sont notamment décisives pour le positionnement correct du fuseau mitotique. La description des mécanismes permettant l'accumulation de protéines aux bouts + est donc importante pour la compréhension des fonctions microtubulaires. La tyrosine C-terminale de la tubuline α est cruciale pour l'interaction de protéines à domaine CAP-Gly avec les bouts +. En effet, CLIP-170 et son homologue de S. Cerevisiae Bik1p se lient moins bien aux bouts + des MT dépourvus de tyrosine C-terminale (MT Glu). Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les perturbations associées au déficit de liaison de Bik1p aux bouts + des MT Glu dans S. Cerevisiae. Les modèles actuels proposent que Bik1p est amenée aux bouts + par son association avec la kinésine Kip2p. La dynéine (Dyn1p) est alors recrutée par Bik1p aux bouts + pour être ciblée vers le cortex. Nous montrons que, dans des levures n'exprimant que de la tubuline détyrosinée (souche tub1-Glu), Kip2p et Dyn1p sont correctement associées aux bouts +, malgré le déficit de liaison de Bik1p. Nous proposons que, dans les cellules sauvages, le complexe Kip2p/Bik1p transporte Dyn1p le long des MT vers les bouts +. Kip2, Bik1p et Dyn1p s'associent alors aux bouts + de façon indépendante. De plus, nous montrons que des formes constitutionnellement actives de la petite protéine G Rho1p favorisent l'association de Bik1p avec les bouts +. Ces données seront importantes pour comprendre le rôle des Rho GTPases dans la régulation des MT, notamment dans la migration cellulaire. L'ensemble de ce travail suggère de nouveaux modèles pour la formation et la fonction des complexes protéiques associés aux bouts +. Finalement, nous avons recherché de manière systématique les mutations qui, associées avec la mutation tub1-Glu, sont létales chez la levure (létalité synthétique). Ce crible a identifié des composants participant à la formation de la membrane et de la paroi cellulaire. Ces gènes pourraient être impliqués, au niveau cortical, dans la mise en place des interactions des microtubules avec le cortex, et montrent l'importance de la tyrosine C-terminale de la tubuline α dans cette fonction
Microtubules (MT) are dynamic structures involved in different essential processes of cell architecture. Particularly, MT plus ends (+ends) can accumulate specific proteins controlling MT dynamics and MT interaction with the cell cortex. These interactions are implicated in the correct positionning of the mitotic spindle. Description of the mechanisms of protein association with MT +ends is important to understand MT functions. C-terminal tyrosine of α-tubulin is crucial for the interaction of CAP-Gly domain containing proteins. Indeed, CLIP-170 and its S. Cerevisiae homolog Bik1p bind less efficiently to MT deleted for the C-terminal tyrosine (Glu MT). In this work, we studied the consequences of low Bik1p association with Glu MT +ends. Current models propose that Bik1p is targeted towards MT +ends by the kinesin Kip2p. Dynein (Dyn1p) is, then, recruited by Bik1p at MT +ends and offloaded at the cortex. Here, we show that, in yeast cells expressing only detyrosinated tubulin (tub1-Glu strain), Kip2p and Dyn1p are correctly associated with MT +ends, despite the decreased Bik1p binding. We propose that, in wild type cells, the Kip2p/Bik1p complex transports Dyn1p along MT towards MT +ends. Then, Kip2p, Bik1p and Dyn1p track MT +ends independently. Moreover, we show that constituvely active forms of the small G protein Rho1p favour Bik1p binding to MT +ends. These data will be important to understand the role of Rho GTPases in the regulation of MT, for instance during migration of mammalian cells. Finally, we systematically searched for mutations that are lethal in combination with the tub1-Glu mutation (synthetic lethality). This screen identified components important in the formation of cell membrane and cell wall. These genes could be involved, at the cortex, in the establishment of microtubule-cortex interactions, and could show the importance of the α-tubulin C-terminal tyrosine in this function

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Windscheid, Vanessa. "Caractérisation d’une nouvelle protéine associée aux microtubules, SL21." Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10138.

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Abstract:

Dans les neurones, la stabilité des microtubules est induite par leur association avec deux protéines associées aux micotubules, les protéines E- et N-STOP (Early and adult neuronal Stable Tubule Only Polypeptide). L'invalidation du gène stop chez la souris entraîne des défauts de la transmission synaptique associée à une réduction du nombre de vésicules synaptiques. Les neurones matures contiennent également une protéine apparentée à la protéine N-STOP, la protéine SL21 (STOP like protein of 21 kDa) qui possède deux zones homologues aux protéines STOPs: un domaine homologue au domaine de liaison et de stabilisation des microtubules et une région de 3S acides aminés située à l'extrémité amino-terminale. Cette protéine se localise à la fois au niveau de l'appareil de Golgi et des microtubules. La première partie de ce travail est consacrée à la caractérisation fonctionnelle du domaine amino-terminal. Il contient 3 résidus cystéines en position 5, 10 et 11 qui peuvent être palmitoylée (modification permettant l'association des protéines aux membranes). Nous avons montré que les cystéines 5 et 11 de SL21 sont palmitoylables mais que seule la cystéine 5 est suffisante et nécessaire pour localiser SL21 au niveau de l'appareil de Golgi. Nous avons également mis en évidence que la protéine STOP, en plus d'être localisée aux microtubules, s'associe également au Golgi par l'intermédiaire de son domaine amino-terminal homologue à SL21 et qu'elle est aussi palmitoylable. Dans la deuxième partie de ce travail, pour mieux comprendre la fonction de SL21, nous nous sommes intéressées aux partenaires de SL21. Un criblage ciblé en Double-Hybride, utilisant comme protéines cibles des protéines connues comme étant des partenaires de STOP, a été réalisé au laboratoire. Trois partenaires potentiels ont été mis en évidence: la protéine Tctexl, une des chaînes légère du moteur moléculaire dynéine. Nous avons confirmé l'interaction de ces protéines avec SL21 par co-immunoprécipitation après surexpression dans les cellules et aussi, à partir d'un extrait de cerveau pour l'interaction de SL21 et de STOP. Nous avons également déterminé leur site d'interaction au niveau de SL21. La protéine Tctexl interagit avec SL21 au niveau de son module de liaison aux microtubules, le site de multimérisation de SL21 se localise au niveau du domaine amino-terminal, pouvant impliquer la palmitoylation de ces protéines. L'ensemble de ces résultats permet d'envisager un rôle des protéines STOPs au niveau de la régulation de la relation microtubule-membrane des vésicules synaptique au sein de la synapse
The Early and adult neuronal microtubule-associated protein STOP (Stable Tubule Only Polypeptide) is the main effectors responsible for neuronal microtubules stability. STOP null mice exhibit synaptic plasticity defects with depleted synaptic vesicles pools. Mature neurons also contain a 21-kDa STOP like protein, SL21, which shares micro tubule binding and stabilizing domain and a amino-terminal part of 35 amino acids with STOP proteins. SL21 decorates micro tubules but is otherwise localized at the Golgi apparatus. The first part of this study is focused on the functional characterisation of this amino-terminal domain. It contains three cysteine residues in position 5, 10 and 11 wich sus tain palmitoylation. Palmitoylation is often required for protein association with membrane. We find that SL21's cysteine 5 and 11 is palmitoylated and that only cysteine 5 is necessary for Golgi localization of this protein. We also find that STOP protein, in addition to decorate microtubules, could stain the Golgi apparatus. This target depends on the conserved amino-terminal domain, shared by STOP and SL21 proteins. STOP protein could also be palmitoylated. Ln the second part of this work, to understand the function of SL21, we have chosen to study the partners of SL21. A Two- Hybrid screen, using pro teins known as being partners of STOP as target, was realized in the laboratory. Three potential partners were schown to interact with SL21: the protein Tctexl, one of the light chains of the dynein molecular motor, proteins SL21 and STOPs. We confirmed the interaction of these proteins with SL21 by co-immunoprecipitation after over expression in cells and also, from brain extract for the SL21 and STOP's interaction. We also characterise their site of interaction on SL21. The protein Tctexl interacts with SL21 on its module of binding microtubules, the multimerisation domain of SL21 is located on its amino-terminal domain and could implicated palmitoylation. These results let us to imagine the involvement of SL21 and STOPs pro teins in the regulation of synaptic vesicles pool

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Caudron, Fabrice. "Des microtubules détyrosinés : quelles conséquences pour la cellule ?" Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00149555.

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Abstract:

Les microtubules (MT) sont des structures dynamiques contrôlant divers aspects essentiels de l'architecture
cellulaire. En particulier, les bouts plus des MT (bouts +) sont capables d'accumuler des protéines spécifiques jouant un rôle dans le contrôle de la dynamique microtubulaire et dans l'interaction des MT avec le cortex cellulaire. Ces interactions sont notamment décisives pour le positionnement correct du fuseau mitotique. La description des mécanismes permettant l'accumulation de protéines aux bouts + est donc importante pour la compréhension des fonctions microtubulaires.
La tyrosine C-terminale de la tubuline α est cruciale pour l'interaction de protéines à domaine CAP-Gly avec les bouts +. En effet, CLIP-170 et son homologue de S.cerevisiae Bik1p se lient moins bien aux bouts + des MT dépourvus de tyrosine C-terminale (MT Glu).
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les perturbations associées au déficit de liaison de Bik1p aux bouts + des MT Glu dans S. cerevisiae.
Les modèles actuels proposent que Bik1p est amenée aux bouts + par son association avec la kinésine Kip2p. La dynéine (Dyn1p) est alors recrutée par Bik1p aux bouts + pour être ciblée vers le cortex. Nous montrons
que, dans des levures n'exprimant que de la tubuline détyrosinée (souche tub1-Glu), Kip2p et Dyn1p sont
correctement associées aux bouts +, malgré le déficit de liaison de Bik1p. Nous proposons que, dans les cellules
sauvages, le complexe Kip2p/Bik1p transporte Dyn1p le long des MT vers les bouts +. Kip2, Bik1p et Dyn1p
s'associent alors aux bouts + de façon indépendante.
De plus, nous montrons que des formes constitutionnellement actives de la petite protéine G Rho1p favorisent l'association de Bik1p avec les bouts +. Ces données seront importantes pour comprendre le rôle des Rho GTPases dans la régulation des MT, notamment dans la migration cellulaire.
L'ensemble de ce travail suggère de nouveaux modèles pour la formation et la fonction des complexes protéiques associés aux bouts +.
Finalement, nous avons recherché de manière systématique les mutations qui, associées avec la mutation tub1-Glu, sont létales chez la levure (létalité synthétique). Ce crible a identifié des composants participant à la formation de la membrane et de la paroi cellulaire. Ces gènes pourraient être impliqués, au niveau cortical, dans la mise en place des interactions des microtubules avec le cortex, et montrent l'importance de la tyrosine C-terminale de la tubuline α dans cette fonction.

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Thomas, Alexandre. "Rôle des microtubules lors de la division asymétrique des neuroblastes chez Drosophila melanogaster." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1B012.

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Abstract:

Le neuroblaste de D. melanogaster est une cellule souche neurale qui se divise de façon asymétrique pour former un nouveau neuroblaste, et une GMC engagée dans une voie de différenciation. Cette division est asymétrique par la ségrégation différentielle de déterminants d’identité cellulaire, hérités par les deux cellules filles, mais également asymétrique par la taille, où le neuroblaste est plus grand que la GMC. Initialement deux voies ont été identifiées, la polarité cellulaire et le fuseau central, pour le contrôle du positionnement asymétrique du sillon de division dans ces cellules. Nous avons révélé que la détermination et le maintien de la position du sillon de division requièrent un troisième mécanisme reposant sur les microtubules périphériques. Cette sous-population de microtubules est observée pendant la cytokinèse au contact du sillon de division. De plus, nous avons démontré que la position du fuseau central est spatialement séparée de la position du sillon de division, en étant légèrement décalée vers le pôle apical, suggérant qu’il n’est pas requis à sa détermination. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la diminution des microtubules périphériques est associée à une relocalisation du sillon de division à la position du fuseau central, et à pour conséquence finale de mener à une division moins asymétrique. En conclusion cette étude révèle qu’un troisième mécanisme, dépendant des microtubules périphériques, est essentiel à la fidélité de l’asymétrie de division des neuroblastes chez Drosophila melanogaster
D. melanogaster neuroblast is a neural stem cell which divides asymmetrically to generate a self-renewing neuroblast, and a GMC committed in a differentiation pathway. This division is asymmetric by the differential segregation of cell fate determinants, inherited by the two daughter cells, but also asymmetric by the size, where the neuroblast is larger than the GMC. Originally two pathways have been identified, cell polarity and central spindle, for the control of asymmetric cleavage furrow positioning in these cells. We revealed that the determination and maintenance of cleavage furrow position require a third mechanism involving the peripheral microtubules. This microtubule sub-population is observed during cytokinesis in contact with the cleavage furrow. Moreover, we showed that the position of the central spindle is spatially separated from the cleavage furrow position, being slightly shifted toward the apical pole, suggesting that it is not required for its determination. Furthermore, we highlighted that the diminution of peripheral microtubules is associated with a relocalisation of the cleavage furrow toward the central spindle position, leading to a less asymmetric division. To conclude this study reveals that a third mechanism, depending on peripheral microtubules, is essential for the fidelity of the neuroblast asymmetric division in Drosophila melanogaster

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Fourrière-Chea, Lou. "Etude de l'implication des microtubules dans le trafic intracellulaire." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066197/document.

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Abstract:

Les microtubules (MTs) sont importants pour des processus cellulaires majeurs comme la polarisation, le trafic membranaire, la division cellulaire ainsi que pour l'architecture intracellulaire. En retour, les organites influencent l'organisation et la dynamique des MTs. Mon projet de thèse vise à élucider les interactions fonctionnelles existantes entre les MTs et la sécrétion en adoptant une approche quantitative et systématique. En synchronisant le trafic de différents cargos grâce au système RUSH (Retention Using Selective Hooks) et à une dépolymérisation complète des MTs, nous avons montré que les MTs ne sont pas strictement nécessaires à la sécrétion des cargos. D'une manière générale nous avons observé que le trafic intracellulaire est ralenti mais toujours possible en présence d'un appareil de Golgi dispersé. Nous avons caractérisé deux populations d'éléments golgiens. Elles sont présentes peu après la dépolymérisation des MTs et sont différentes en terme de composition et de capacité de sécrétion. Nos résultats montrent qu'une maturation fonctionnelle des éléments golgiens est nécessaire pour le trafic post-golgien, basée sur l'acquisition de certains facteurs golgiens non identifiés à ce jour. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'exocytose au niveau de la membrane plasmique. Nous avons observé une sécrétion préférentielle des protéines à proximité des adhésions focales. Différentes techniques de biologie cellulaire nous ont permis de caractériser cet adressage préférentiel vers les sites d'adhésion de la cellule. Nous avons également corrélé les forces exercées par la cellule sur le substrat avec la direction du transport antérograde
Microtubules (MTs) are important for major cellular processes like cell polarization, intracellular trafficking, cell division, intracellular architecture. Organelles influence back the MTs organization and dynamics. The goal of my project was to study the involvement of MTs in the intracellular trafficking. Thanks to the Retention Using Selective Hooks (RUSH) system to synchronize the trafficking of cargos and with an efficient way to depolymerize MTs, we showed that MTs were not strictly essential to secretion of cargos. More generally, we showed that intracellular trafficking is slowed down but still possible in the presence of a dispersed Golgi apparatus. Moreover, we characterized two populations of Golgi elements in cells without MTs that are different in terms of secretion ability and composition. Our results demonstrated that functional maturation of Golgi elements is needed to ensure post-Golgi trafficking and that MTs driven post-Golgi transport is not strictly required. Besides working on intracellular trafficking without MTs, we conducted a study on the exocytosis at the plasma membrane. By using an antibody coating on coverslips to immobilize secreted cargos, we visualized the first step of arrival at the plasma membrane. We observed a directed and polarized secretion close to focal adhesions that we characterized by different cell biology technics and microscopy (spinning disk, TIRF…). We highlighted a close relationship between forces exerted by the cell on its substrate and the directionality of the anterograde transport by using patterning and Traction Force Microscopy (TFM)

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Bouguenina, Mohammed El Habib. "La protéine SMYLE (Short MYomegalin Like EB1 binding protein) dans l'organisation d'un complexe centrosomal, la régulation de la nucléation et la stabilisation des microtubules : conséquences sur la migration et la division des cellules cancéreuses." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM5060.

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Abstract:

Les microtubules (MT) sont des polymères dynamiques ancrés par leurs extrémités moins aux centres de nucléation alors que leurs extrémités plus, explorent le cytoplasme, jusqu’à être stabilisées. Cette capture des extrémités permet l’organisation du réseau des MT. Les +TIP sont un groupe de protéines qui s’associent aux bouts plus des MT. EB1 est une protéine centrale dans le réseau des +TIP qui régule la dynamique des MT et leur interaction avec les structures d’ancrage des extrémités plus. Par protéomique ciblée, nous avons caractérisé l’interactome d’EB1, et mis en évidence un groupe de protéines, précédemment associées aux centres de nucléation incluant AKAP9, une protéine échafaudage pour les protéines kinases A (PKA), la protéine de la matrice péricentriolaire CDK5RAP2, et une isoforme courte de la myomégaline que nous avons appelé SMYLE (Short MYomegalin Like EB1 binding protein). La cartographie moléculaire a permis de montrer que ces protéines formaient un complexe organisé de manière hiérarchique. Nous avons observé que l’association transitoire deLa protéine SMYLE (Short MYomegalin Like EB1 binding protein )dans l'organisation d'un complexe centrosomal, la régulation de la nucléation et la stabilisation des microtubules : conséquences sur la migration et la division des cellules cancéreuses avec les MT néo-nucléés au centrosome favorisait la nucléation et l’acétylation des MT. De manière notable, la déplétion de SMYLE aboutissait à un défaut de nucléation, mais aussi de la capture corticale des MT. Ces défauts dans l’organisation des MT étaient associés à une baisse notable de la migration des cellules de carcinome mammaire et à des anomalies mitotiques. Nos résultats nous permettent de proposer que SMYLE fait partie d’un complexe centrosomale, qui favorise l’assemblage ou la stabilité des microtubules néo-nucléés, contribuant ainsi à des processus majeurs pour le développement tumoral
Microtubules (MT) are dynamic polymers anchored by their minus ends at the MT organizing centers while their highly dynamic plus end explores the cytoplasm until it get stabilized. This plus end capture allows the organization of the MT network. +TIPs are a group of proteins that share the commonality to associate either directly or indirectly to MT plus ends. EB1 is a central protein of the +TIP network that regulates MT dynamics and their interactions with plus end anchoring structures. Using targeted proteomics, we have characterized the EB1 interactome and revealed a set of protein previously shown to associate with the nucleating centers that included AKAP9 an anchoring protein for protein kinase A (PKA), the pericentriolar matrix protein CDK5RAP2 and a short Myomegalin isoform that we named SMYLE (Short MYomegalin Like EB1 binding protein). Molecular mapping revealed that the proteins formed a hierarchically organized complex. We have observed that the transient association of SMYLE to the newly nucleated MTs at the centrosome favored the nucleation and acetylation. Interestingly, SMYLE depletion led to MT nucleation defects, but also a disruption of cortical MT capture. These defects in the MT network were associated with a steep fall in the migratory potential of breast cancer cells and mitotic abnormalities. Our results allow proposing that SMYLE belongs to centrosomal supramolecular complex that favors the assembly and stability of newly nucleated MTs, thus contributing to major processes in tumor development

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Zelinski, Björn [Verfasser], Jan [Akademischer Betreuer] Kierfeld, and Kai Phillip [Gutachter] Schmidt. "Polymerization kinetics of single microtubules and microtubule bundles under force and confinement / Björn Zelinski. Betreuer: Jan Kierfeld. Gutachter: Kai Phillip Schmidt." Dortmund : Universitätsbibliothek Dortmund, 2014. http://d-nb.info/1101595396/34.

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Fourrière-Chea, Lou. "Etude de l'implication des microtubules dans le trafic intracellulaire." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066197.

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Abstract:

Les microtubules (MTs) sont importants pour des processus cellulaires majeurs comme la polarisation, le trafic membranaire, la division cellulaire ainsi que pour l'architecture intracellulaire. En retour, les organites influencent l'organisation et la dynamique des MTs. Mon projet de thèse vise à élucider les interactions fonctionnelles existantes entre les MTs et la sécrétion en adoptant une approche quantitative et systématique. En synchronisant le trafic de différents cargos grâce au système RUSH (Retention Using Selective Hooks) et à une dépolymérisation complète des MTs, nous avons montré que les MTs ne sont pas strictement nécessaires à la sécrétion des cargos. D'une manière générale nous avons observé que le trafic intracellulaire est ralenti mais toujours possible en présence d'un appareil de Golgi dispersé. Nous avons caractérisé deux populations d'éléments golgiens. Elles sont présentes peu après la dépolymérisation des MTs et sont différentes en terme de composition et de capacité de sécrétion. Nos résultats montrent qu'une maturation fonctionnelle des éléments golgiens est nécessaire pour le trafic post-golgien, basée sur l'acquisition de certains facteurs golgiens non identifiés à ce jour. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'exocytose au niveau de la membrane plasmique. Nous avons observé une sécrétion préférentielle des protéines à proximité des adhésions focales. Différentes techniques de biologie cellulaire nous ont permis de caractériser cet adressage préférentiel vers les sites d'adhésion de la cellule. Nous avons également corrélé les forces exercées par la cellule sur le substrat avec la direction du transport antérograde
Microtubules (MTs) are important for major cellular processes like cell polarization, intracellular trafficking, cell division, intracellular architecture. Organelles influence back the MTs organization and dynamics. The goal of my project was to study the involvement of MTs in the intracellular trafficking. Thanks to the Retention Using Selective Hooks (RUSH) system to synchronize the trafficking of cargos and with an efficient way to depolymerize MTs, we showed that MTs were not strictly essential to secretion of cargos. More generally, we showed that intracellular trafficking is slowed down but still possible in the presence of a dispersed Golgi apparatus. Moreover, we characterized two populations of Golgi elements in cells without MTs that are different in terms of secretion ability and composition. Our results demonstrated that functional maturation of Golgi elements is needed to ensure post-Golgi trafficking and that MTs driven post-Golgi transport is not strictly required. Besides working on intracellular trafficking without MTs, we conducted a study on the exocytosis at the plasma membrane. By using an antibody coating on coverslips to immobilize secreted cargos, we visualized the first step of arrival at the plasma membrane. We observed a directed and polarized secretion close to focal adhesions that we characterized by different cell biology technics and microscopy (spinning disk, TIRF…). We highlighted a close relationship between forces exerted by the cell on its substrate and the directionality of the anterograde transport by using patterning and Traction Force Microscopy (TFM)

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David, Bruno. "Le rhazinilame : un nouveau poison des microtubules, étude chimique et biochimique." Paris 5, 1990. http://www.theses.fr/1990PA05P609.

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Escotto, Benjamin Alan. "Identification and characterization of BEN1, a novel microtubule associated protein in fission yeast." Scholarly Commons, 2009. https://scholarlycommons.pacific.edu/uop_etds/715.

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Abstract:

In the fission yeast S. pombe, Mto1p and Mto2p are involved in MT nucleation from cytoplasmic MTOCs and recruit components of the γ-TuC. We wished to discover whether Ben1p plays a similar role. ben1+ was tagged at its normal chromosomal location and the intracellular localization was analyzed. It showed that Ben1p localized to cytoplasmic microtubules. We generated ben1Δ. cells by replacing it with a copy of ura4+. We observed that 20% of the cells were undergoing division. Next we observed the effects that deleting ben1+ would have on the functions of Mto1p and Mto2p. We setup crosses between these strains and observed their localization. We did not observe any specific Mto2-GFP localization in ben1Δ. cells. This suggests that Ben1p plays a role in the proper localization of a γ-TuC associated protein.

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Dissertations / Theses on the topic 'Microtubules'

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