– Prob-DOM

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : A l'intérieur du réseau, pluridisciplinaire « Physique Chimie Biologie Médecine » de l'UPMC, un consortium thématique de quatre laboratoires a été formé dans le but d'identifier et d'analyser la constitution de domaines membranaires lipidiques impliqués dans des internalisations non endosomales de molécules exogènes. La majorité des membres de ce consortium a déjà collaboré sur des projets de biologie structurale et connaît bien les domaines de compétence de chaque partenaire. Ce consortium regroupe des compétences en : (i)-synthèse : de nanoparticules (équipe 2), de peptides polyfonctionnalisés (équipes 3 et 4), du greffage des peptides sur les nanoparticules (équipes 2, 3 et 4), (ii) -modèles membranaires : GUV formée par électroformation (équipe 1), et GUV formée par gonflement spontané (équipe 2) et analyse des lipides (équipes 1 et 2), analyse des membranes modèles et biologiques par XRD, ESR, vidéomicroscopie (équipe 1), RMN (équipe 3) (iii) - analyse des peptides (équipes 3 et 4) et de lipides (équipe 1) par spectrométrie de masse et (iv) analyse de systèmes cellulaires bactéries et érythrocytes (équipe 4), CHO (équipe 3) et Caco-2 (équipe 1). Le réseau s'appuie sur les 6 IFR de biologie médecine, deux UMR de Chimie et deux UMR de physique, mais il ne reçoit qu'un financement spécifique (PPF) pour la gestion du parc de matériels. Ce consortium représente un premier exemple de regroupement thématique permettant une interpénétration entre recherche fondamentale et recherche médicale. 2-Description du projet, méthodologie : L'hypothèse de départ est la suivante : peptides antimicrobiens (AMP), peptides pénétrants (CPP) et certains peptides de fusion de virus (VP) doivent recruter des lipides spécifiques dans des nano domaines membranaires qui préexistent ou qui sont induits lors de leur association à la membrane. Une première partie du projet correspond à l'étude par de nombreuses méthodes physicochimiques (PWR, ITC, photo-marquage, XRD, ESR, 31P NMR) des interactions peptide / membrane et nano particules fonctionnalisée/ membrane sur divers modèles membranaires et sur différents types cellulaires. Ces études d'interactions seront suivies d'une analyse de leurs conséquences biologiques (perméabilité membranaires internalisation). Une deuxième partie du projet repose sur le développement d'une nouvelle méthode d'analyse des domaines lipidiques. Elle est basée sur l'emploi de nano particules magnétiques fonctionnalisées par des peptides. Trois étapes seront optimisées : 1- l'association de ces nano objets aux membranes, 2- l'induction d'une agrégation en micro objet magnétique, et 3- la séparation de ces complexes lipidiques sous l'action d'un champ magnétique. Les constituants lipidiques de ces complexes seront alors analysés par spectrométrie de masse, permettant pour la première fois l'analyse des nanodomaines. Les peptides utilisés sont de nature très diverse : peptides antimicrobiens, peptides pénétrants (CPP), domaines hydrophobes de virus (rotavirus, Semliki Forest, Chikungunya), des homopolymères (K, R ou E) et des peptides amphipatiques (MAP). La diversité chimique de ces peptides doit favoriser des recrutements spécifiques de lipides qui se concentrent à la surface de la membrane et doivent faciliter leur pénétration cellulaire. 3-Résultats attendus : La caractérisation moléculaire et fonctionnelle de nanodomaines membranaires est une étape clé de la pharmacologie intracellulaire. Une meilleure compréhension des mécanismes de rupture transitoire des perméabilités membranaires est une étape importante de la compréhension du monde du vivant. Ces pertes de perméabilité dépendent probablement du type cellulaire. Une meilleur comprehension des mécanismes moléculaires impliqués dans une internalisation non endosomale devrait permettre une optimisation des vecteurs thérapeutiques. L'entrée d'un virus pourrait alors être inhibé par un des membres des autres fam...