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Les intégrines sont des récepteurs d'adhésion cellulaire, c'est-à-dire des protéines transmembranaires dont l'une des extrémités interagit en général avec des protéines de la matrice extracellulaire situées à l'extérieur de la cellule (quelques intégrines peuvent interagir avec des protéines transmembranaires de cellules voisines), l'autre extrémité interagissant avec des constituants intracellulaires, notamment des molécules de signalisation contrôlant la migration, la survie, la prolifération et la différenciation. Les intégrines sont constituées d'une sous-unité alpha et d'une sous-unité bêta. La plupart d'entre elles se lient aux molécules de la matrice extracellulaire (par leur région extracellulaire) et aux microfilaments d'actine via un certain nombre de protéines de liaison qui s'associent à leur région intracellulaire. Il existe des exceptions comme le dimère α6β4 qui est relié à des filaments intermédiaires et constitue les hémi-desmosomes au sein des épithéliums. Certain

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Selective integrin targeting with DNA-based nanomaterials

Eva Eugene Kurisinkal

Targeting cells specific to type and state remains a challenge in developing effective therapies, sensitive diagnostics, also robust and versatile tissue engineering. A promising strategy is to focuses on improving the inherent selectivity of the targeting system through precise orchestration of ligand-receptor interactions. Integrin receptors present themselves as a strategic target as their expression has been reported to be regulated across cell types and states. The principle of super-selectivity permits the selective targeting of integrin receptors above a threshold concentration in high valency and relative low affinity systems, leaving sparser counterparts unaffected. Here, we demonstrate that DNA based scaffolds with rigid ligand nanoscale spatial presentation can be designed to discriminate between adhesions by varying RGD ligand spacing targeting integrin âº5Î²1 receptors. We begin by modelling integrin âº5Î²1 receptors nearest neighbour distributions across HUVEC, CHO and HeLa cells. Targeting spacings in the sub-60nm reveal trends in binding efficacies based on cell type and activation state. An ensuing study of HUVEC response to local ligand geometries of varying global inter-geometry spacings presented on higher valency DNA scaffolds randomly immobilised result in two distinct adhesion cluster formations. Our findings open avenues in the design of super-selective targeting elements, besides providing insight on the regulation of integrin receptors on the cell surface across different cell types. Parameters for ligand presentation at the sub-adhesion scale affords selective cell engagement in biomaterial presentation.

EPFL2022

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Integrin-Mediated Adhesion in the Unicellular Holozoan Capsaspora owczarzaki

Omaya Pierre Dudin

In animals, cell-matrix adhesions are essential for cell migration, tissue organization, and differentiation, which have central roles in embryonic development [1-6]. Integrins are the major cell surface adhesion receptors mediating cell-matrix adhesion in animals. They are heterodimeric transmembrane proteins that bind extracellular matrix (ECM) molecules on one side and connect to the actin cytoskeleton on the other [7]. Given the importance of integrin-mediated cell-matrix adhesion in development of multicellular animals, it is of interest to discover when and how this machinery arose during evolution. Comparative genomic analyses have shown that core components of the integrin adhesome pre-date the emergence of animals [8-11]; however, whether it mediates cell adhesion in non-metazoan taxa remains unknown. Here, we investigate cell-substrate adhesion in Capsaspora owczarzaki, the closest unicellular relative of animals with the most complete integrin adhesome [11, 12]. Previous work described that the life cycle of C. owczarzaki (hereafter, Capsaspora) includes three distinct life stages: adherent; cystic; and aggregative [13]. Using an adhesion assay, we show that, during the adherent life stage, C. owczarzaki adheres to surfaces using actin-dependent filopodia. We show that integrin b2 and its associated protein vinculin localize as distinct patches in the filopodia. We also demonstrate that substrate adhesion and integrin localization are enhanced by mammalian fibronectin. Finally, using a specific antibody for integrin b2, we inhibited cell adhesion to a fibronectin-coated surface. Our results suggest that adhesion to the substrate in C. owczarzaki is mediated by integrins. Wethus propose that integrin-mediated adhesion pre-dates the emergence of animals.

CELL PRESS2020

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Engineering integrin signaling for promoting embryonic stem cell self-renewal in a precisely defined niche

Jeffrey Alan Hubbell, Jong Eun Ihm, Yun Suk Jo, Stephane Kontos, Seung Tae Lee, Mayumi Mochizuki Martino, Jungim Yun

We present development and use of a 3D synthetic extracellular matrix (ECM) analog with integrin- specific adhesion ligands to characterize the microenvironmental influences in embryonic stem cell (ESC) self-renewal. Transcriptional analysis of 24 integrin subunits followed by confirmation at the trans- lational and functional levels suggested that integrins a5b1, avb5, a6b1 and a9b1 play important roles in maintenance of stemness in undifferentiated mouse ESCs. Using the well-defined matrix as a tool to activate integrins a5b1 plus avb5, a6b1 and a9b1, individually and in combination, differential integrin activation was demonstrated to exert exquisite control over ESC fate decisions. Simultaneous ligation of these four integrin heterodimers promoted self-renewal, as evidence by prolonged SSEA-1, Oct4 and Nanog expression, and induced Akt1 kinase signaling along with translational regulation of other stemness-related genes. The biofunctional network we have designed based on this knowledge may be useful as a defined niche for regulating ESC pluripotency through selective cell–matrix interactions, and the method we present may be more generally useful for probing matrix interactions in stem cell self- renewal and differentiation.

Elsevier2010

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Adhésion cellulaire

L'adhésion cellulaire, ou adhérence cellulaire, est l'ensemble des mécanismes cellulaires et moléculaires mis en œuvre pour faire adhérer les cellules entre elles ou avec le milieu qui les entoure.

Matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire est, dans des organismes vivants, un réseau tridimensionnel de macromolécules extracellulaires qui constitue la charpente des tissus. Appelé aussi ciment intercellulaire c

Fibronectine

vignette|schéma fibronectine Fibronectine est le nom d'une classe de glycoprotéines présente dans la matrice extracellulaire et qui joue un rôle clé dans l'adhésion des cellules à la matrice extracell

BIO-392: Oncology

This course provides a comprehensive overview of the biology of cancer, illustrating the mechanisms that cancer cells use to grow and disseminate at the expense of normal tissues and organs.

MSE-212: Biology for engineers

Le cours est une introduction aux sciences de la vie en tant que domaine pluridisciplinaire ayant de multiples connexions avec l'ingénierie des matériaux. Il permettra aux étudiants de trouver dans la biologie une inspiration lors des leur activités dans le domaine des matérieaux.

BIO-310: Immunology

Ce cours décrit le fonctionnement du système immunitaire humain et les bases immunologiques de la vaccination, de la transplantation, de l'immunothérapie, et de l'allergie. Il présente aussi le rôle des cellules souches dans la formation des tissus, notamment la lignée hématopoïétique.