Régulation de la dynamique de la sphingomyéline au sein des membranes cellulaires – SPHINGODYNA

Notre corps contient des milliers d'espèces lipidiques différentes. Ces lipides ne sont pas distribués au hasard dans une cellule. Même dans une membrane, la composition lipidique des feuillets externe et interne de la bicouche lipidique est différente. Cependant, la façon dont cette asymétrie est construite, maintenue et régulée reste mal comprise, tout comme la signification physiologique de l'asymétrie lipidique. La sphingomyéline (SM) est un sphingolipide majeur des mammifères, qui se localise presque exclusivement sur le feuillet externe de la membrane plasmique. Là, le SM forme des domaines lipidiques spécifiques avec le cholestérol. Ces domaines lipidiques sont impliqués dans un certain nombre d'événements physiopathologiques tels que le trafic membranaire et la transduction du signal. La SM constitue également un réservoir d'un lipide bioactif, le céramide. La SM du feuillet externe est dégradée par la SMase acide (aSMase), qui est une enzyme de la lumière des endosomes/lysosomes tardifs, libérée dans le milieu extérieur. L'activité de l'aSMase à la surface des cellules est impliquée dans un certain nombre d'événements, notamment l'apoptose, l'infection virale et le cancer. Fait intéressant, en plus de l'aSMase, les cellules contiennent une SMase cytosolique, la SMase neutre (nSMase). La nSMase est également impliquée dans un ensemble de voies de signalisation, notamment l'apoptose et la libération d'exosomes. Ces éléments soulèvent une question ouverte dans le domaine de la biologie membranaire. Étant donné que la SM se trouve principalement sur le feuillet externe, comment peut-elle être transférée sur le feuillet interne ?
Aujourd'hui, on suppose que la distribution asymétrique des glycérophospholipides est sous le contrôle des flippases, des floppases et des scramblases. La SM est synthétisée du côté luminal de l'appareil de Golgi par la SM synthase 1. La SM se retrouve exposée au feuillet externe de la membrane plasmique (PM) par le trafic vésiculaire. De plus, la SM est aussi synthétisée du côté extracellulaire de la PM par la SM synthase 2. Ainsi , la distribution au feuillet extracellulaire de la PM SM est établie par sa biosynthése. Aucune protéine catalysant le mouvement trans-bicouche de la SM n'a été identifiée. À l'aide d'un crible à l'échelle du génome, nous avons identifié des protéines candidates expliquant la présence de SM sur le feuillet cytosolique. La caractérisation d’une protéine candidate nommée PMP2, montre qu’elle permet le transfert de la SM vers le feuillet cytosolique au niveau déformations de la PM. Nous avons identifié une autre protéine candidate, la protéine associée au trafic membranaire intracellulaire GGA1. Nous postulons que GGA1 participe au transport de la SM au niveau des organelles.. Ce projet abordera le mécanisme par lequel GGA1 et la (ou les) protéines accessoires régulent le mouvement trans-bicouche de la SM.
On sait peu de choses sur le rôle de la SM du feuillet interne car jusqu'à récemment, la SM était censée se trouver uniquement du côté extracellulaire de la PM. Plusieurs données suggèrent que la présence de la SM sur le feuillet interne est importante en physiopathologie. Nous sommes dans une position idéale pour aborder plus précisément le rôle biologique de la SM, nous disposons de nouveaux outils pour étudier la fonction de la SM. Ces outils sont la manipulation génétique de protéines identifiées dans notre étude ainsi que la surexpression de la forme cytosolique de la SMase bactérienne (bSMase). Ce projet étudiera l'effet de l'altération de l'asymétrie de distribution de la SM sur les membranes, lacomposition et la distribution des lipides. Nous clarifierons également l'effet sur la libération d'exosomes médiée par la nSMase cytosolique. . Nos résultats révéleront la fonction de l'asymétrie de la SM en physiopathologie.