JCJC - Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs

Rôle de la tension et de la courbure membranaires de l'appareil de Golgi dans le transport intracellulaire – Golgi/Tension

Résumé de soumission

Le transport intracellulaire est assuré par des intermédiaires de transport tubulo-vésiculaires qui concentrent les molécules cargo à transporter et se détachent de la membrane du compartiment donneur par fission. Le tri moléculaire et la déformation membranaire sont des étapes initiales clefs au cours du transport. Les mécanismes moléculaires permettant le tri et la déformation commencent à être identifiés. En revanche, les mécanismes physiques correspondants sont très mal connus. En particulier, le rôle de paramètres physiques, comme la tension ou la courbure de la membrane, n?est pas compris à l?heure actuelle. Le manteau COPI joue un rôle central dans le tri lipidique et protéique et dans la déformation membranaire au niveau de l?appareil de Golgi. Le recrutement du coatomère par la petite protéine G Arf1 liée au GTP conduit à l?auto-assemblage du manteau COPI sur la membrane. COPI régule le transport rétrograde de l?appareil de Golgi vers le réticulum endoplasmique et le transport intra-golgien. Nous avons récemment réussi à reconstituer l?assemblage du manteau COPI sur des membranes modèles (vésicules unilamellaires géantes ou GUVs) et montré 1) que le manteau COPI s?assemble préférentiellement sur des membranes dans l?état liquide désordonné et 2) qu?une faible tension de membrane facilite la déformation par COPI (Manneville et al. PNAS 2008). Nos résultats suggèrent aussi que COPI induit un tri de lipides. Au cours de ce projet, nous souhaitons étudier les rôles respectifs des protéines du manteau COPI et de paramètres purement physiques dans le tri moléculaire et la déformation membranaire. Cette question sera abordée à l?aide d?expériences quantitatives in vitro et d?expériences in vivo. La partie in vitro du projet s?appuiera sur notre système minimal de reconstitution du manteau COPI à la membrane de GUVs (Manneville et al. PNAS 2008) et sur la mise au point d?un nouveau microscope combinant microscopie confocale, mesures de force par pince optique et contrôle de la tension membranaire par aspiration par micropipette. Un tube de membrane sera tiré à partir d?une vésicule géante à tension contrôlée en déplaçant, à l?aide de la pince optique, une bille couverte de streptavidine couplée à des lipides biotinylés inclus dans la membrane. Cette technique permet de mesurer et/ou de modifier des paramètres physiques comme la tension de membrane, la rigidité de courbure de la membrane, et la force exercée sur la bille. Ce nouveau montage nous permettra de traiter des questions liées à la déformation membranaire en 1) quantifiant la tension seuil en dessous de laquelle le manteau COPI peut déformer les membranes ; 2) en mesurant la force exercée par le manteau COPI au cours de son assemblage et au cours de la déformation membranaire induite par cet assemblage ; 3) en testant le rôle mécanique de la tension de membrane et le rôle de protéines candidates dans la fission membranaire par COPI. Une série d?expériences sera aussi dédiée à l?étude du tri moléculaire. Le diamètre du tube est imposé par la tension membranaire. Cela nous permettra de mesurer le tri en fonction de la courbure membranaire. Le tri des protéines du manteau COPI sera étudié en premier, puis nous nous intéresserons au rôle du manteau COPI dans le tri de lipides induit par la courbure. Dans une seconde partie du projet, nous nous proposons de tester in vivo les hypothèses émises lors du travail in vitro. Nous adapterons le système expérimental à la visualisation de cellules vivantes. Des billes couvertes de streptavidine seront introduites à l?intérieur de cellules intactes puis déplacées par la pince optique pour les coupler à la membrane de l?appareil de Golgi. Ce couplage sera réalisé en exprimant des protéines de l?appareil de Golgi biotinylées in vivo. Le déplacement de la bille imposera une tension mécanique à la membrane de l?appareil de Golgi. Nos expériences devraient, pour la première fois, permettre de mesurer la tension membranaire de l?appareil de Golgi. Nous testerons l?idée selon laquelle une faible tension faciliterait la déformation membranaire en étudiant l?effet de la tension sur le transport dépendant du manteau COPI. Nous essaierons aussi de comprendre comment la tension de l?appareil de Golgi est régulée et d?identifier des régulateurs de la tension in vivo. Enfin, en tirant des tubes de membrane à partir de membranes golgiennes, nous étudierons le rôle de la courbure membranaire dans le tri des protéines du manteau COPI et l?effet de COPI sur le tri lipidique. Nos résultats devraient aboutir à une meilleure compréhension de la mécanique des protéines de manteau et de leur rôle au cours de la déformation membranaire et du tri de lipides et de protéines. Les outils et techniques mis au point au cours du projet devraient aussi servir à traiter une grande variété de questions à l?interface physique-biologie liées au transport intracellulaire.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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