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Un nouveau rôle pour le cytosquelette d’actine au cours de la sécrétion neuroendocrine

Le trafic membranaire qui assure le fonctionnement des systèmes nerveux et neuroendocrine nécessite des changements d’organisation de la membrane plasmique et du cytosquelette. Des chercheurs de l’Institut des neurosciences cellulaires et intégratives apportent une contribution majeure à la compréhension de ces processus en révélant que dans les cellules chromaffines, la protéine Annexine A2 forme des faisceaux de filaments d’actine, qui participent à la mise en place de domaines lipidiques spécifiques, nécessaires à l’assemblage des sites d’exocytose et à la fusion des granules de sécrétion avec la membrane plasmique. Cette étude est publiée dans la revue Journal of Cell Biology.

Le fonctionnement des systèmes nerveux et neuroendocrine repose sur une communication cellulaire élaborée, assurée par un trafic membranaire intense dont l’altération provoque de nombreuses pathologies telles que certaines maladies neurodégénératives et des cancers neuroendocriniens. Dans les cellules neuroendocrines, les granules de sécrétion s’arriment à la membrane plasmique au niveau de sites spécifiques de l'exocytose où une étape de fusion entre membranes granulaire et plasmique permet la libération hormonale. Ainsi, l’étude de ces plateformes membranaires et des changements d’organisation de la membrane plasmique nécessaires à la sécrétion neuroendocrine représente un défi majeur en biologie.
L'Annexine A2 fût l’une des premières protéines identifiées au niveau des sites d'exocytose. Cette protéine lie deux acteurs majeurs du processus d'exocytose, l'actine du cytosquelette et les phospholipides qui composent la membrane plasmique. L’Annexine A2 possède également une activité de fasciculation des filaments d’actine. Elle permet, en présence de calcium, l’association de plusieurs filaments en faisceaux d’actine, formant ainsi des complexes membrane-cytosquelette capables de modifier la mobilité des lipides de la membrane plasmique. De nombreuses études ont mis en évidence la présence d’Annexine A2 au niveau des sites d’exocytose mais sa fonction dans les rouages de l’exocytose est restée jusqu’à présent énigmatique. Dans les cellules chromaffines (Fig 1A), les chercheurs ont montré que lors de la sécrétion, l’Annexine A2 est recrutée au voisinage des complexes SNARE responsables de l'arrimage des granules à la membrane plasmique, pour former des radeaux enrichis en lipides de type GM1 et phosphoinositides de type PIP2, nécessaires au recrutement spatio-temporel des différents acteurs de l’exocytose.
La tomographie électronique, combinée pour la première fois à l’ampérométrie à fibre de carbone, montre que la formation des domaines lipidiques passe par la fasciculation de filaments d’actine, dépendante de l’Annexine A2, reliant le granule à la membrane plasmique (Fig 1B). Ces faisceaux d’actine semblent participer directement au recrutement et à la fusion des granules à la membrane plasmique.La description tridimensionnelle de ces torons d’actine formés par l’Annexine A2 au niveau des sites d’exocytose (Fig 1C) représente une avancée majeure dans la compréhension du mécanisme de la sécrétion neuroendocrine. Ainsi, la fasciculation par l’Annexine A2 de ces filaments d’actine ancrés à la membrane plasmique pourrait promouvoir la coalescence des microdomaines membranaires et/ou limiter leur diffusion latérale. Les résultats suggèrent un modèle (Fig 1D) dans lequel le regroupement des microdomaines lipidiques par l’ancrage d’actine fasciculée à la membrane plasmique constitue une étape de la maturation des sites d’exocytose. Ceci confère à l’Annexine A2 un rôle pivot dans le processus d’assemblage combinant lipides et cytosquelette d’actine pour former des plateformes d’exocytose permettant successivement l’arrimage puis la fusion des granules de sécrétion.

Cette étude est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’INCI, les ingénieurs de la Plateforme Imagerie In Vitro, Neuropôle de Strasbourg, et Franck Delavoie du Laboratoire de Biologie Moléculaire Eucaryote, UMR5099 CNRS-Université de Toulouse III Paul Sabatier.

Figure : 1A : Cellules chromaffines contenant des granules de sécrétion à cœur dense ; image de microscopie électronique par transmission. B : Immunomarquage de l’Annexine A2 (billes d’or) sur les filaments d’actine qui ancrent les granules de sécrétion à la membrane plasmique des cellules chromaffines. Image de microscopie électronique par transmission. C : Vue de profil d’un granule ancré à la membrane plasmique obtenue par tomographie électronique. D : Représentation schématique du mode d’action de l’Annexine A2 (AnxA2) au cours de l’exocytose.
© S. Chasserot-Golaz. F. Delavoie

Références :

  • Annexin A2-dependent actin bundling promotes secretory granule docking to the plasma membrane and exocytosis.
    Gabel M, Delavoie F, Demais V, Royer C, Bailly Y, Vitale N, Bader MF, Chasserot-Golaz S.

    J Cell Biol. 2015 Aug 31; 210(5):785-800. doi: 10.1083/jcb.201412030.

Contacts :

  • Sylvette Chasserot-Golaz

    CNRS UPR 3212, Université de Strasbourg
    Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
    Centre de neurochimie
    5 rue Blaise Pascal
    67084 STRASBOURG CEDEX

    tél. : 03 88 45 67 39