Panoramas énergétique et moléculaires de l’assemblage des SNAREs obtenu avec une séparation intermembrane contrôlée. Lien avec la libération des neurotransmetteurs. – PanoraSNARE

Pour cette étude, nous utiliserons une technique de pointe développée dans le laboratoire, l’appareil à forces entre surfaces combiné à une mesure de Förster Resonnance Energy Transfer (SFA-FRET), qui permet de mesurer les forces entre membranes et le degré d’assemblage de complexes protéiques tout en fixant la distance intermembranaire.

L’étude permettra d’obtenir à l’échelle du nanomètre, les interactions entre des membranes contenant les SNAREs et le degré d’assemblage du complexe SNAREs en fonction de la distance intermembranaire. Il sera ainsi possible de déterminer quel rôle précis joue chaque partie du complexe SNARE dans la fusion.
Ce projet permettra d’accroitre un partenariat international déjà très productif entre le département de biologie cellulaire de l’université Yale et le département de physique de l’Ecole Normale Supérieure de Paris.

Une fois le projet terminé, il sera possible d’étudier précisément comment les protéines déjà identifiées comme régulateurs de la neurotransmission agissent sur l’action mécanique et l’assemblage des SNAREs. A termes, un ciblage précis de cette action pour contrôler la neurotransmission pourra être envisagé.

Pas encore de production scientifique ou de brevet après 6 mois de projet.

Ce projet s’inscrit dans la continuité du projet ANR PCV « IntermeSNARE » obtenu en 2008 et qui s’achève en 2012. IntermeSNARE a conduit à trois articles dans « Nature Structural and Molecular Biology », articles qui ont été mis en valeur par un « News and Views » dans cette même revue. Lors de la neurotransmission, des vésicules synaptiques doivent être prêtes à fusionner avec la membrane pré-synaptique afin de libérer très rapidement les neurotransmetteurs (moins de 100 µs). Pour cela, les protéines SNARE présentes sur les deux membranes et qui, en s’appariant, déclenchent la fusion doivent être déjà partiellement associées. Dans nos articles, nous présentons les bases moléculaires, énergétiques et dynamiques permettant cette préparation des vésicules synaptiques et donc des SNAREs pour un déclenchement quasi-instantané de la fusion. Du point de vue du développement, IntermeSNARE a aussi permis de mettre au point un appareil permettant simultanément de mesurer les forces entre membranes et d’observer directement dans l’espace intermembranaire et jusqu’à de séparation de quelques Angströms l’appariement de molécules par FRET (« Förster Resonance Energy Transfer »). Ce dispositif est fondé sur l’appareil à forces entre surfaces (SFA). A ce jour, aucune autre technique ne permet ainsi de fixer la distance intermembranaire et d’observer directement l’arrangement moléculaire entre les membranes. Nous souhaitons donc poursuivre notre collaboration fructueuse et passer à une dimension supérieure en montrant le potentiel de cette nouvelle technique par l’établissement des panoramas énergétique et moléculaire de l’assemblage des SNAREs avec une résolution de l’ordre du nm (une fois assemblé, le complexe a une forme cylindrique de longueur 15 nm). En effet, la compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la fusion membranaire et comment ces mécanismes sont contrôlés par des protéines de régulation requiert la connaissance du panorama d’assemblage de ces molécules, c’est-à-dire à quelle distance intermembranaire chaque partie du complexe moléculaire est assemblée (=panorama moléculaire) et quelle énergie est dégagée lors de cet assemblage (=panorama énergétique). Puisque ces assemblages sont rapides, il est indispensable de bloquer la distance intermembranaire pour imposer et fixer l’assemblage partiel des molécules. Notre nouvel appareil SFA/FRET permet d’obtenir un tel résultat. Une fois que nous aurons démontré le potentiel de cette technique sur les SNAREs, il pourra être utilisé par d’autres équipes et sur d’autres systèmes.