Régulation de l'asymétrie des phospholipides de la membrane plasmique : un mécanisme clé pour le contrôle du trafic membranaire cellulaire – TACLE

En plus de leur rôle structurel, les lipides (et principalement phospholipides (PLs)) sont des régulateurs clés de l'exocytose et de l'endocytose vésiculaires, deux processus essentiels à la sécrétion des hormones et des neurotransmetteurs. Une caractéristique de la membrane plasmique (MP) est la distribution asymétrique des phospholipides entre ses deux feuillets. Tandis que les flippases et les floppases maintiennent cette asymétrie, les scramblases la perturbent en catalysant la translocation bidirectionnelle des PL d’un feuillet à l’autre. Nous avons été les premiers à démontrer que la protéine « phospholipid scramblase-1 » (PLSCR1) perturbe l’asymétrie lipidique au voisinage des sites de fusion vésiculaire, régulant ainsi à la libération de neurotransmetteurs et d’hormones probablement via le recyclage des vésicules par endocytose.
Cependant, les mécanismes reliant l’asymétrie lipidique de la MP au trafic membranaire restent mal compris, en grande partie à cause de verrous techniques et conceptuels majeurs. Premièrement, les phospholipides synthétiques disponibles dans le commerce sont généralement modifiés au niveau des chaînes d’acides gras ou du groupement polaire, ce qui compromet leur capacité à reproduire fidèlement les fonctions naturelles des lipides et biaise les résultats expérimentaux. Deuxièmement, les tests de scrambling actuellement utilisés reposent sur ces analogues inadaptés et négligent la composition en chaînes d’acides gras. Troisièmement, le rôle de PLSCR1 demeure controversé. Sa classification comme véritable scramblase fait toujours débat, et nous pensons que son action pourrait être indirecte, via des interactions avec d’autres protéines. Enfin, le lien de causalité entre le scrambling lipidique et le recyclage vésiculaire par endocytose n’a pas encore été clairement établi.
En réunissant des chimistes, des biologistes et des biophysiciens, le projet TACLE (Trafficking and Asymmetry of Cellular Lipid Environment) vise à lever ces différents verrous et à comprendre comment la régulation de l’asymétrie des PL de la MP gouverne des événements cruciaux du trafic membranaire, tels que l’exocytose et l’endocytose. Pour cela nous utiliserons les cellules chromaffines de la médullosurrénale et les neurones granulaires du cervelet comme modèles expérimentaux neuroendocrines et neuronaux.
Ainsi, le projet TACLE aura pour objectifs spécifiques : 1) Concevoir de nouveaux analogues synthétiques de PL cliquables à base d’azide, en conservant à la fois les têtes polaires et les chaînes d’acides gras naturelles. 2) Développer un test de scrambling de nouvelle génération, fondé sur ces analogues, afin de suivre la dynamique et la localisation du scrambling durant l’exocytose et l’endocytose, et d’évaluer l’influence de la composition des chaînes d’acides gras. 3) Étudier l’impact du scrambling lipidique sur les propriétés de la MP à l’aide de mesures biophysiques, afin de mieux comprendre comment ces modifications influencent le comportement de la membrane lors du trafic vésiculaire. 4) Clarifier le rôle moléculaire de PLSCR1, en identifiant ses partenaires protéiques potentiels et en déterminant si son effet sur le remodelage lipidique est direct ou indirect. Nous étudierons également l’impact de la modulation de l’activité de PLSCR1, ou du scrambling en général, sur l’endocytose compensatoire et les interactions PL–protéines.
Le projet TACLE permettra de faire progresser significativement notre compréhension des mécanismes par lesquels la modulation dynamique de l’asymétrie membranaire régule la sécrétion cellulaire. Il contribuera aussi à lever l’incertitude persistante quant à l’activité scramblase de PLSCR1. Enfin, il générera de nouveaux outils et approches applicables à l’étude des mécanismes complexes de la biologie des lipides et de la dynamique des biomembranes.