Mechanical properties and function of CHMP2B in the ESCRT membrane remodelling and scission pathway Maryam Alqabandi To cite this version: Maryam Alqabandi. Mechanical properties and function of CHMP2B in the ESCRT membrane remod- elling and scission pathway. Biophysics. Sorbonne Université, 2018. English. NNT : 2018SORUS525. tel-02890310 HAL Id: tel-02890310 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02890310 Submitted on 6 Jul 2020 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Thèse de Doctorat de Sorbonne Universités Université Pierre et Marie Curie (UPMC) Ecole doctorale Physique en Ile-de-France (ED PIF 564) Spécialité: Biophysique Présentée par Maryam ALQABANDI Pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Pierre et Marie Curie (Parie 6) Mechanical properties and function of CHMP2B in the ESCRT membrane remodelling and scission pathway Dirigée par Mme. Stéphanie MANGENOT et Mme. Patricia BASSEREAU Présentée et soutenue publiquement le 01 Février 2018 Devant un jury composé de : Mr. Benoît-Claude FORGET Président Mme. Kheya SENGUPTA Rapporteur Mr. Arnaud ECHARD Rapporteur Mr. Frédéric PINCET Examinateur Mr. Wouter ROOS Examinateur Mr. Winfried WEISSENHORN Invité 0 Dédicace A ceux qui m’ont donné et appris la vie, Noura et Yousef. Cette thèse vous est dédiée. 1 2 Acknowledgments Je tiens tout d’abord à remercier ma directrice de thèse Stéphanie Mangenot. Dès le début, j’ai été touchée par ta patience, ta bienveillance et ton dévouement. Ce projet n’a jamais été simple et grâce à tes encouragements je n’ai baissé les bras. Je te remercie pour tout le temps que tu as passé avec moi à essayer de résoudre tous les problèmes scientifiques et humains encourus. Je suis si fière, honorée et heureuse de t’avoir eu comme ma directrice de thèse et aussi comme amie. Je tiens aussi à remercier Patricia Bassereau ma co-directrice de thèse et directrice de l’équipe. Je te remercie de m’avoir acceptée en stage dans ton équipe puis en thèse. J’ai été dès le premier cours de Master impressionnée par ton enthousiasme, ton dynamisme et ta passion pour la recherche scientifique. Grâce à toi j’ai acquis des outils indispensables qui me serviront tout au long de ma carrière. Je te remercie pour tous nos échanges scientifiques, pour ta disponibilité et de m’avoir permis de réaliser un rêve qu’est la thèse de Doctorat. Une grande gratitude à Benoit Forget, Kheya Sengupta, Arnaud Echard, Frederic Pincet, Wouter Roos et bien évidemment Winfried Weissenhorn d’avoir accepté de composer mon Jury de thèse. Merci à Kheya et Arnaud pour leurs rapports de thèse, rédigés en un lapse de temps assez court. Je vous remercie d’avoir pu consacrer votre temps précieux à la lecture détaillée de mon manuscrit et pour vos retours très positifs. Merci à Benoît d’avoir présidé ma thèse et surtout d’avoir suivi mon parcours académique dès la première année de Licence à Paris Descartes et durant la thèse en étant mon tuteur externe. Tu as réussi à me transmettre ta passion pour la Physique et surtout à me guider tout au long de ces années. Merci à Wouter pour la belle collaboration et de m’avoir permis d’obtenir ces remarquables résultats de HS-AFM. Sans cette collaboration, je n’aurai pu voir la structure nanoscopique de mes protéines et étudier plus amplement leur mécanique. Je tiens particulièrement à remercier Winfried sans qui ce projet n’aurait pu être entamé. Tu as suivi et encouragé mon travail ces cinq dernières années et pour cela je t’en suis très reconnaissante. Je remercie également Julie Plastino ma tutrice à Curie. Je remercie Nolwenn Miguet, Aurélie Bertin, Marta Bally, Sourav Maity et Mélissa Piontek pour nos remarquables collaborations. Merci Nolwenn pour ces cinq années de collaborations. La purification de ces protéines a été très fastidieuse et je te remercie pour ta persévérance, pour nos nombreux échanges et de t’être déplacée pour ma soutenance. Je te remercie Aurélie d’avoir cru en ce projet dès le début et d’avoir accepté depuis 2013 de collaborer avec moi. Grâce à toi, j’ai pu terminer cette thèse avec splendeur. Merci à Marta pour les semaines passées à Göteborg. Tu m’as permis de découvrir une nouvelle technique qu’est le QCM pour l’étude de mes protéines et aussi de déguster ta succulente cuisine. Je te remercie pour ton accueil, ta convivialité et ton amitié. Je remercie aussi Sourav et Mélissa avec qui j’ai collaboré durant ma dernière année de thèse. Travailler avec vous a été si agréable et surtout une preuve qu’une collaboration entre un Post-Doc et une Doctorante puisse fonctionner sans tensions, triches ou manipulations (une chance dont je n’ai pu malheureusement bénéficier sur mon projet). Ces cinq années n’ont pas été faciles, voire très difficiles, et c’est grâce à mes collègues et amis de l’équipe que j’ai pu voir la lumière même durant les jours les plus sombres. Je remercie tout d’abord Aurore Levy. Nous avons traversé tant de difficultés, nous avons pleuré et ri de nos maladies et nous nous sommes battus ensemble ! Je remercie Thibaut, mon voisin de bureau. Je n’oublierai jamais ton soutien lorsque j’ai perdu ma grand-mère. Tu es une personne extraordinaire et un ami sur qui l’on peut toujours compter. Merci aussi pour ta bonne humeur quotidienne. Quelle joie de travailler à tes côtés ! 3 Merci à Alexandre (dixit Licsou) pour ta patience et pour ta gentillesse. Je t’ai fait souffrir avec moi ces derniers mois et je te remercie d’avoir été à chaque fois disponible et à mon écoute. Je me souviens encore du jour où je t’ai demandé de t’installer à mes côtés au bureau car je paniquais et tu as accepté. Je remercie aussi Feng, Michael, Oleg, Johanna, Juju, Ajay et Kodjo pour leurs encouragements et aide tout au long de cette thèse. Je remercie aussi mes anciens collègues et amis Coline, Mijo, François, Senthil, Thomas et David. Vous avez tous été si gentils, si bienveillants et je vous en suis tous très reconnaissante. Ces cinq années m’ont aussi permis de faire la connaissance de personnes extraordinaires et qui m’ont soutenu jusqu’au bout. Merci à Fahima, Tatiania, Marie, Guillaume, Maj, Su-Jin, Laura, Cynthia, Tanh, John, Jonathan, Joël, Kevin, Mathieu ainsi que toute l’UMR 168. Vous avez formé ensemble ma grande et seconde famille en France. Je remercie aussi du fond du cœur Karen, Laurence, Christelle, Agnès et Brigitte. Quelle chance de vous avoir eu à mes côtés ! Merci aussi à Eric pour toute ton aide technique et à Vincent et Lucie de la plateforme Nikon. Enfin, je tiens à remercier ma famille et mes amis. En particulier mes parents à qui je dédie cette thèse ainsi que May et Hmoud mes deux bébés. Une grande pensée est aussi dédiée à ma grand-mère qui nous a quitté en 2015, c’était une femme forte et qui m’a toujours inspirée dans la vie. Pour conclure je tiens à remercier mon Ahmed, mon mari, mon amour et le formidable père de notre petit ange Nora. La vie ne nous a pas fait que des cadeaux ces dernières années et pourtant ta main n’a jamais lâché la mienne. Tu n’as jamais cessé de croire en moi et j’ai toujours puisé ma force de toi. Cette thèse n’aurait jamais pu voir le jour sans toi. Je t’aime Habibi ! 4 This work has been supported by: 5 6 TABLE OF CONTENTS Table of Abbreviations ........................................................................................................................... 11 Table of Figures...................................................................................................................................... 13 Chapter 1. Introduction ................................................................................................................... 17 Chapter 2. Physics of Biomembranes .............................................................................................. 25 2.1 Structure of lipids................................................................................................................... 25 2.1.1 Phospholipids ................................................................................................................. 27 2.1.2 Sterols ............................................................................................................................ 29 2.1.3 Phosphoinositides .......................................................................................................... 29 2.2 Membrane mechanics ........................................................................................................... 31 2.3 Membrane tension ................................................................................................................ 35 2.4 Membrane fission .................................................................................................................. 37 Chapter 3. The ESCRT-dependent membrane remodelling processes ............................................ 41 3.1 ESCRT machinery in Saccharomyces Cerevisiae ..................................................................... 41 3.2 ESCRT machinery in Homo sapiens .......................................................................................