Dynamique des membranes lipidiques

• Sandra Lacas-Gervais Université Côte d’Azur, Centre commun de microscopie appliquée
• Stéphanie Miserey Institut Curie, Paris : TPD54 molecular and cellular function
• Dominique Langin, Université de Toulouse : gouttelette uniloculaire géante des adipocytes
• Alenka Copic, CRBM, Montpellier : gouttelettes lipidiques et protéines amphipatiques
• Mikael Ryden, Institut Karolinska, Suède : gouttelette uniloculaire géante des adipocytes
• Romeo Ricci IGBMC Strasbourg : PI4P and NLRP3 inflammasome
• Daniel Levy, Institut Curie, Paris : Molecular architecture of membrane contact sites
• Fanny Roussi, CNRS, Gif-sur-Yvette :  OSBP targeting by natural compounds

Cholesterol, omega 3, omega 6 sont des mots familiers. Ils désignent des lipides qui sont les briques élémentaires des membranes cellulaires. Celles ci, comme les murs d’un appartement, enveloppent la cellule ainsi que ses compartiments internes. Or, ces membranes sont sans cesse remodelées chimiquement et physiquement pour permettre des échanges entre les différentes régions de la cellule.
Words like cholesterol, omega-3 or omega-6 are familiar to most people. They refer to lipids (fat) that are, among others, building blocks of cell membranes. Like the walls of an apartment, membranes envelop the cell and its internal compartments. They are constantly being chemically and physically remodeled to allow exchanges between the different regions of the cell.

Notre équipe étudie certaines des machineries protéiques impliquées dans ces voies de transport ainsi que l’influence de la composition lipidique des membranes sur ces voies. Ces études permettent une meilleure compréhension des avantages et désavantages apportés par les différents lipides (omega-6, omega-3, cholest2rol) que notre corps obtient par la nourriture (beurre, huiles) ou synthétise.
Our team is studying some of the protein machineries involved in transport pathways across and between membranes, as well as the influence that lipid composition of such membranes has on them. We want to understand the advantages of incorporating and managing the different known lipids within body membranes, whether they are obtained from food (namely butter and oils) or produced by our own cells (synthesis).
Voici quelques unes de nos découvertes :
Here are a few of our findings:

Des protéines géomètres Certaines membranes sont plates, d’autres courbées. Nous avons montré que des protéines sont capables de mesurer la courbure des membranes de façon très précise. Telle protéine parfaitement soluble face à une membrane de rayon de 60 nm se colle fortement à une membrane de rayon 30 nm. La figure suivante montre un exemple du rôle d’un tel mécanisme. Ici, une longue protéine ressemblant à une corde moléculaire arrime une petite vésicule à une membrane plate grâce à un détecteur de courbure appelé ALPS.

Geometric proteins Membranes can be flat or curved. We have shown that some proteins are able to measure the curvature of membranes very precisely. A protein can remain in solution when in the presence of vesicles (liposomes) with a radius of 60 nm, but stick strongly to their membrane if the radius is 30 nm. The following figure shows an example of the role of such mechanism. Here, a long protein resembling a molecular-sized string docks a small vesicle to a flat membrane via its own curvature sensor called ALPS.

Une monnaie chimique pour le transport de lipides dans la cellule Certaines protéines ont la capacité d’extraire spécifiquement des lipides et de les transporter d’une membrane à une autre. Mais comment ce déplacement est-il dirigé et quelle est l’énergie sous-jacente ? Nous avons montré que certains transporteurs du cholestérol échangent celui ci contre un autre lipide, le PI(4)P qui sera ensuite brûlé. Le PI(4)P apparaît comme la monnaie d’échange de plusieurs réactions de transfert lipidique.

A chemical currency for lipid transport in the cell Some proteins have the ability to specifically extract lipids and transport them from one membrane to another. But how is this movement directed and what is the underlying energy? We have shown that some cholesterol transporters exchange cholesterol for another lipid, PI(4)P, which is then burned (catabolized). PI(4)P appears to be the currency of several lipid transfer reactions.

Les lipides polyunsaturés facilitent la déformation des membranes Les omégas 3 forment une classe de lipides très populaires, car bénéfiques pour la santé. Nous avons montré que, incorporés dans des membranes cellulaires ou artificielles, ces lipides facilitent la déformation des membranes et leur fission pour donner naissance à des vésicules de transport. Nous proposons que ce mécanisme soit à la base de l’enrichissement extraordinaire en oméga 3 observé dans la terminaison des neurones. Cet enrichissement contribuerait à la formation ultra rapide de vésicules qui, en libérant leurs neurotransmetteurs, permettent la transmission synaptique.

Polyunsaturated fats facilitate membrane deformation Omega-3s are a very popular class of lipids because of their health benefits. We have shown that, when incorporated into cellular or artificial membranes, these lipids facilitate membrane deformation and fission into transport vesicles. We propose that this mechanism is at the basis of the extraordinary enrichment in omega-3 observed in neurons’ terminals (synapses). This enrichment would contribute to the ultra-rapid formation of vesicles which, by releasing their neurotransmitters, allow synaptic transmission.