La conformation des protéines et le regroupement des glycanes déterminent l’internalisation et les fonctions physiologiques des lectines liant des glycosphingolipides – GlycanClust

Chaque cellule produit une gamme distincte de glycanes à la surface cellulaire, apportant une riche information structurale unique à cette cellule. Des protéines liant des glycanes multiples, les lectines, ont évolué pour utiliser les glycanes comme récepteurs afin d’initier une large variété de processus biologiques tels que l’endocytose, le trafic cellulaire, la signalisation, l’adhésion cellulaire, la régulation de la croissance cellulaire, le développement embryonnaire, les processus immunitaires, ainsi que les métastases cancéreuses et l’apoptose.

Ce projet a pour objectif de comprendre les mécanismes moléculaires et physiques qui gouvernent l’internalisation clathrine-indépendante des lectines dans la cellule par les glycanes, et d’identifier les fonctions physiologiques des complexes lectines-glycanes dans le développement précoce.

Nous avons montré récemment que les toxines bactériennes et les virus ont acquis dans leur évolution un mécanisme d’endocytose commun basé sur le regroupement de glycosphingolipides, ce qui mène à la déformation de la membrane plasmique en l’absence d’un manteau membranaire et qui constitue une étape initiale pour leur internalisation dans la cellule. Très probablement, ce mécanisme basé sur des conformations polyvalentes des protéines et sur le regroupement des glycanes n’est pas restreint seulement à ces protéines pathogènes. Nous espérons pouvoir étendre le concept de regroupement des lipides induit par des protéines oligomériques à une large variété de lectines, en nous concentrant plus particulièrement sur des lectines endogènes et non pathogènes. La sélection de diverses lectines issues de différents règnes du monde vivant offre des propriétés structurales caractéristiques qui devraient permettre d’identifier les paramètres critiques pour le regroupement des glycanes, la déformation de la membrane et l’invagination, ainsi que pour le trafic intracellulaire des complexes lectines-glycanes. Des expériences réalisées sur des cellules et des systèmes modèles de membrane (vésicules géantes unilamellaires et bicouches lipidiques sur support solide) permettront d’obtenir des données complémentaires et reflèteront le caractère interdisciplinaire de ce projet à l’interface de la biologie, de la physique et de la chimie. Un protocole pour l’isolement des intermédiaires de transport contenant des lectines sera établi et un criblage des ADNc sera réalisé afin d’identifier les lipides et les protéines impliqués dans le transport intracellulaire des complexes lectines-glycanes.

Nous faisons l’hypothèse que la formation des complexes lectines-glycanes à la membrane plasmique ainsi que leur devenir cellulaire sont cruciaux pour la fonction physiologique des lectines dans le développement précoce. Afin de vérifier cette hypothèse, le poisson zèbre Danio rerio est un animal modèle approprié. En effet, plusieurs gènes orthologues sont partagés par les poissons et les mammifères. Ce modèle présente de plus des avantages substantiels par rapport aux systèmes mammifères, permettant de surmonter un certain nombre de limitations : fertilisation externe, embryons transparents qui se développent rapidement in vitro, ainsi que diverses méthodes établies pour manipuler l’expression des gènes précoces. Nous espérons identifier des phénotypes délétés pour les lectines en bloquant l’expression de gènes de lectines sélectionnés par différentes approches. Nous observerons par imagerie la distribution de certains glycanes en présence ou absence d’une lectine donnée. Les différences reflèteront les interactions lectines-glycanes, et la relocalisation des glycanes induite par les lectines montrera probablement les sites de fonction biologique. Pour visualiser les glycanes in vivo, nous utiliserons un rapporteur chimique pour le marquage métabolique de divers glycanes à la surface cellulaire avec des azides, suivi par le couplage à des fluorophores à l’aide de la chimie click.