Dynamique des membranes et trafic intracellulaire

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Les cellules eucaryotes se distinguent par leurs compartiments membranaires internes (organelles), qui procurent un environnement adapté à différents processus cellulaires, comme le repliement des protéines ou leur dégradation. Cependant, pour le bon fonctionnement de la cellule, une communication efficace doit avoir lieu entre ces compartiments, notamment le réticulum endoplasmique (ER), l'appareil de Golgi, les gouttelettes lipidiques (LDs) et la membrane plasmique. Si les protéines sont principalement transportées d'un compartiment à l'autre et vers l'extérieur de la cellule par des vésicules, les lipides, eux, sont transportés par des voies vésiculaires et non vésiculaires, notamment  par des régions de contact étroit entre organelles; les sites de contact membranaires (MCS). L'altération du trafic et du métabolisme des lipides est la cause de pathologies humaines telles que l'obésité, le diabète, le cancer et des maladies neurodégénératives. Les voies de transport vésiculaires et des lipides sont aussi détournées par de nombreux virus comme les entérovirus et le virus de l'hépatite C pour leur prolifération.

Dans la cellule, les vésicules sont formées par déformation de la membrane par des complexes protéiques. Ce mécanisme est régulé par des petites protéines G telles que Arf1. Notre équipe s'est intéressée à un activateur de Arf1; GBF1 et son rôle dans la voie sécrétoire précoce. Nous avons également découvert le rôle de GBF1 et de ses effecteurs dans la régulation du métabolisme des gouttelettes lipidiques et l'adressage de protéines à la surface de ces gouttelettes (Figure 1A). Les gouttelettes lipidiques sont une importante réserve d'énergie dans la cellule et jouent un rôle central dans le trafic et le métabolisme des lipides.

    Chaque organelle possède une composition de membrane lipidique unique adaptée à ses fonctions. Par exemple, la membrane du réticulum endoplasmique est composée de lipides flexibles qui facilitent la translocation de protéines à travers cette membrane. Au contraire, la membrane plasmique présente une grande proportion de cholestérol et de phospholipides saturés qui en font une excellente barrière pour protéger la cellule de son environnement externe. Certaines protéines utilisent la composition lipidique unique des organelles pour identifier le compartiment auquel elles doivent s'associer. Nous étudions l'adressage par interaction protéine-lipide de protéines qui contiennent un hélice amphipathique (Figure 1). Nous étudions également comment la composition lipidique des organelles est maintenue par transfert de lipides aux sites de contact membranaire (Figure 2).

      Nous employons une approche multidisciplinaire d'imagerie de pointe (microscopie photonique et électronique), de biophysique et d'approches in silico pour explorer les questions suivantes:

      • Identification et caractérisation de constituants des sites de contact membranaires (MCS)
      • coordination du trafic vésiculaire et du transfert de lipides aux MCS pour le maintien de la composition lipidique unique des organelles intracellulaires
      • adressage de protéines en périphérie des gouttelettes lipidiques et des organelles membranaires

      Sélection de publications

      Jackson CL. Lipid droplet biogenesis. (2019) Curr Opin Cell Biol. 59:88-96. Review. doi: 10.1016/j.ceb.2019.03.018.

      Walch L, Pellier E, Leng W, Lakisic G, Gautreau A, Contremoulins V, Verbavatz M#, Jackson CL#. (2018) GBF1 and Arf1 interact with Miro and regulate mitochondrial positioning within cells. Scientific Reports 8(1):17121. doi: 10.1038/s41598-018-35190-0.  #co-corresponding authors

      Copic A, Antoine-Bally S, Giménez-Andrés M, La Torre Garay C, Antonny B, Manni MM, Pagnotta S, Guihot J, JacksonCL. (2018) A giant amphipathic helix from a perilipin that is adapted for coating lipid droplets. Nat Commun. 9:1332. doi: 10.1038/s41467-018-03717-8.

      Laband K, Le Borgne R, Edwards F, Stefanutti M, Canman JC, Verbavatz JM, Dumont J. (2017) Chromosome segregation occurs by microtubule pushing in oocytes. Nat Commun. 8:1499. doi: 10.1038/s41467-017-01539-8.

      Jackson CL, Walch L, Verbavatz JM. (2016) Lipids and Their Trafficking: An Integral Part of Cellular Organization. Developmental Cell. 39(2):139-153 Review. doi: 10.1016/j.devcel.2016.09.030.

      PetkovicM, JemaielA, DasteA, SpechtCG, IzeddinI, VorkelD, Verbavatz JM, DarzacqX, TrillerA, PfenningerKH, Tareste D,Jackson CL#, Galli T#. (2014) The SNARE Sec22b has a non-fusogenic function in plasma membrane expansion. Nature Cell Biology 16, 434–444. doi: 10.1038/ncb2937. #co-corresponding authors

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