DECHIFFRER DE NOUVEAUX MECANISMES D’ECHANGE DE LIPIDES QUI CONTROLENT LA DISTRIBUTION DES LIPIDES DANS LA CELLULEDANS LA CELLULE – ExCHANGE

ExCHANGE est un projet de recherche multidisciplinaire de 4 ans pour étudier à l’échelle cellulaire, moléculaire et atomique, des mécanismes d'échange de lipides catalysé par les protéines ORP/Osh et entraîné par le métabolisme du PI4P. Ce projet bénéficiera de la collaboration de trois groupes: celui de G.Drin (IPMC, Sophia Antipolis) expert en biochimie et en biologie cellulaire, le groupe de W.Bourguet (CBS, Montpellier) spécialisé en biochimie structurale et conception de molécule et l’équipe menée par A.Copic (IJM, Paris), experte en biologie et génétique de la levure.

Les lipides, un groupe de plus de 1000 sous-espèces, sont les briques des membranes cellulaires. Ils sont répartis précisément dans la cellule - chaque organelle a sa propre composition en lipide, et ainsi des propriétés physiques et une identité moléculaire essentielles à l’activité de diverses protéines. Décrypter les mécanismes de cette distribution est crucial pour comprendre de multiples fonctions cellulaires et physiologiques et les bases moléculaires de certaines maladies.

Nous étudions le transport des lipides, l'un des processus qui assurent la distribution des lipides. Le réticulum endoplasmique (RE) est la principale usine de lipides cellulaires. Ceux-ci doivent être transférés vers d'autres membranes cellulaires (appareil de Golgi, membrane plasmique). Des protéines spécialisées aident les lipides, très apolaire, à traverser le milieu aqueux séparant ces membranes. En démontrant que les protéines ORP/Osh échangent du PI4P contre du stérol ou de la phosphatidlysérine (PS), nous avons proposé de nouveaux modèles pour expliquer le transport de certains lipides

Le PI4P est un lipide présent dans le Golgi et la membrane plasmique, mais absent du RE. Ce déséquilibre en PI4P est exploité par les protéines ORP/Osh pour transférer du stérol ou de la phosphatidylsérine du RE au Golgi/membrane plasmique. Ceci explique comment la membrane plasmique maintient de haut niveau de PS et stérol, et ainsi son imperméabilité et sa fonction. La synthèse de PI4P étant ATP-dépendante, nous comprenons comment les cellules fournissent de l'énergie pour la création de voie de transport de lipides.

Notre but est de répondre à de nouvelles questions issues de ces travaux

1) La PS est précisément distribuée entre et à travers les membranes de la cellule eucaryotes et ceci est crucial. Osh6p et Osh7p transportent du PS par échange PS/PI4P mais aucune quantification n’existe sur la façon dont le turn-over en PI4P et la présence d’autres lipides modulent ce transport. De même, nous ne savons pas si ces échanges se produisent exclusivement dans des sites de contact entre membranes, s’ils contribuent à l’asymétrie membranaire et sont liés à d'autres fonctions cellulaires. Pour répondre à cela, nous étudierons en détail l'activité d’Osh6p/Osh7p chez la levure et in vitro, avec des outils avancés pour mesurer les échanges.

2) Des analyses structurales suggèrent que des protéines ORP/Osh lient du PI4P mais sont sélectives pour un second lipide qui est ni du stérol, ni du PS. Ces protéines pourraient transporter, via un mécanisme d'échange entraîné par le PI4P, divers lipides dont la nature reste à définir. Il est nécessaire d'identifier la nature du second ligand reconnu par ces protéines ORP/Osh par cristallographie pour en définir le rôle dans l'homéostasie lipidique.

3) OSBP joue un rôle clé dans la réplication de divers virus dans les cellules humaines. OSBP par échanges stérol/PI4P, délivre massivement du stérol dans des organelles où les protéines virales provoquent une surproduction de PI4P, et contribue à la genèse des sites de réplication. Des molécules appelées ORPhilins ciblent OSBP et ont une action antivirale. Un défi passionnant est de résoudre la structure tridimensionnelle d’OSBP lié à ces molécules pour décrire au niveau atomique comment elles inhibent cette protéine. Ceci aidera la création de nouvelles entités pharmacologiques.