Projet ANR-13-BSV2-0013 – LDsurfDynamics : Ciblage Dynamique  de Protéines vers la Surface des Gouttelettes Lipidiques
Programme : Blanc - SVSE 2 - Biologie cellulaire et biologie du développement (Blanc SVSE 2) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame Cathy JACKSON (CNRS PARIS A)
Partenaires : Laboratoire public; Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire; Laboratoire public
Montant : 387234.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 42 mois
Résumé : Les cellules eucaryotes contiennent un organite mystérieux: la gouttelette lipidique. Par mystérieux, nous n’entendons pas que la fonction de cet organite est inconnue; les gouttelettes lipidiques représentent en effet le moyen le plus efficace de stockage d’énergie pour les cellules. Ce qui fait des gouttelettes lipidiques des entités énigmatiques au point de vue biologie cellulaire vient de leur nature singulière: un noyau de molécules purement hydrophobes (triglycérides et esters de stérols) entouré par une monocouche de phospholipides contenant des protéines spécifiques. Ces gouttelettes diffèrent donc fondamentalement des autres organites qui sont entourés par une bicouche lipidique. 
     Ces dernières années ont vu un regain d'intérêt pour les gouttelettes lipidiques. Une raison évidente vient de leur implication fondamentale dans les maladies métaboliques telles que les lipodystrophies et l'obésité. Par ailleurs, la prise de conscience que la frontière entre les gouttelettes lipidiques et d'autres organites cellulaires est plus étroite qu'on ne le pensait stimule de nouvelles lignes de recherche. Par exemple, il est maintenant relativement bien établi que les gouttelettes lipidiques naissent du réticulum endoplasmique, bien que le mécanisme exact reste à éclaircir. En outre, il a été démontré que certaines familles de protéines qui sont bien connues pour leur association avec les organites classiques, peuvent également s'associer avec des gouttelettes lipidiques. Un exemple intéressant est la petite protéine G Arf1, mieux connue pour sa fonction critique au niveau de l'appareil de Golgi. Enfin, des études de biologie cellulaire ont également révélé que les gouttelettes lipidiques présentent un cycle de vie très dynamique, subissant des phases d'expansion et de contraction synchronisées avec le recrutement de protéines spécifiques. 
     Les laboratoires de Cathy Jackson et Bruno Antonny collaborent depuis de nombreuses années sur le cycle GTPase de la petite protéine G Arf1 et sur la reconnaissance des organites membranaires par des hélices amphipathiques. Ces deux aspects sont particulièrement importants pour l'étude des gouttelettes lipidiques. Premièrement, parce qu'un facteur d'échange de Arf1 nommé GBF1 semble avoir la propriété remarquable de «sauter» de l'appareil de Golgi à la surface des gouttelettes lipidiques. De cette façon, GBF1 pourrait coordonner l’action de Arf1 à la surface de ces deux organites. Deuxièmement, de nombreuses protéines agissant sur les gouttelettes lipidiques contiennent des régions relativement longues pouvant potentiellement se replier en hélice amphipathique à la surface des gouttelettes, mais le mécanisme précis d’adsorption / repliement reste encore à déterminer. 
     Pour comprendre la dynamique des gouttelettes lipidiques (GL), il est d'abord nécessaire de décrire les propriétés uniques de leur surface, et comment des protéines peuvent s’y associer. Quel est le packing des phospholipides de la monocouche des GL et comment diffère-t-il d’une membrane en bicouche classique? Est-ce que les protéines contenant des hélices amphipathiques (HA) s’associant aux GL sont recrutées par des interactions protéine-lipide directes? Si oui, quelles sont les propriétés de la monocouche (composition en lipides, packing des lipides) qui interviennent dans la liaison de ces HA? Comment GBF1 est-il recruté à la surface des GL? Est-ce que l’activation de Arf1 par GBF1 modifie la surface des GL? L'objectif de cette demande de financement est de répondre à ces questions dans le contexte de la maturation des GL, en utilisant plusieurs approches telles que la dynamique moléculaire, la reconstitution in vitro de liaison protéine/GL et protéine/liposome ainsi que des techniques d'imagerie incluant les microscopies optique et électronique.