Projet ANR-15-CE11-0027 – SwingBridge : Le pont tournant: structure et dynamique de site de contact entre membranes formés par l’échangeur OSBP de stérol/PI(4)P.
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Daniel Lévy (INSTITUT CURIE - SECT DE RECHERCHE)
Montant : 426710.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 36 mois
Résumé : La compartimentalisation cellulaire est une caractéristique des cellules eucaryotes. Elle permet de confiner des fonctions spécialisées dans un environnement spécifique. Toutefois, elle implique également l'échange de matériel entre les compartiments. Le trafic intracellulaire médié par des vésicules contribue à ces échanges et les mécanismes associés ont été compris (Prix Nobel de physiologie et de médecine 2013). Un autre mécanisme implique la formation de jonctions de membrane entre organites qui communiquent sans fusion de la membrane. Ces jonctions (<30 nm) ou sites de contact de la membrane (MCS), sont d'une importance capitale pour le transport intracellulaire de lipides. Ils jouent également un rôle dans la signalisation intracellulaire, l’héritage d’organite et le métabolisme des lipides et ont reçu une attention considérable au cours des dernières années en raison de leur implication dans plusieurs maladies métaboliques.
Les MCS sont conservées dans toutes les cellules eucaryotes et unifient le réticulum endoplasmique (RE) avec d'autres organites. Un lipide bio-synthétisé dans l’RE peut atteindre rapidement un autre organite par le trafic à travers un MCS. Les protéines de transfert de lipides présents dans MCS ont été récemment identifiées comme des cibles intracellulaires de plusieurs composés anticancéreux et antiviraux et certains agents pathogènes bactériens intracellulaires détournent ces protéines pour leurs propres activités de transport des lipides.
Des études de biologie cellulaire et de microscopie électronique ont défini les principales caractéristiques de MCS: 1. Les MCS sont associés à des fonctions spécifiques, y compris le transfert de lipides, de calcium ou de signalisation de l'apoptose. 2. Les MCS consistent en des assemblages de protéines intégrales ou liées à la membrane présentes sur chaque face des membranes et jointes par des domaines cytoplasmiques. 3. MCS sont dynamiques et régulés.
Les défis actuels en matière de recherche MCS sont clairement identifiés. Au niveau structural, la structure de certaines protéines ou des domaines individuels solubles est disponible, mais l'architecture complète de MCS est inconnue. La cryo-microscopie électronique (cryo-EM), l'expertise du partenaire 1 (Institut Curie, Paris), est probablement l’approche structurale la plus appropriée pour visualiser le complexe protéique entre deux membranes. Les avancées de cette approche permettent aujourd’hui de s’attaquer à des complexes protéiques comme les MCS.  Au niveau fonctionnel, la dynamique et la réglementation de ces jonctions restent à explorer. La résolution de ces deux questions nécessite la conception de nouveaux essais in vitro et in cellulo.
Le Partenaire 2 (IPMC, Valbonne) a récemment reconstitué les premiers MCS fonctionnels (Mesmin, Cell, 2013). Ce MCS joint L’ER et le trans-Golgi et est constitué d'un complexe entre la protéine de liaison d’oxystérols (OSBP), la protéine VAP-A  du RE et la protéine Arf1-GTP du Golgi.
Partant de ce constat, nous allons explorer la fonction double du MCS de jonction et de transport de lipides par deux approches: 1. La cryo-EM pour déterminer le premier modèle 3D de MCS (Partenaire 1). 2. Les mesures en temps réel pour obtenir des informations sur la dynamique d’assemblage/désassemblage des MCS (Partenaire 2).  Pour cela, nous allons concevoir des systèmes in vitro inédits. La compréhension des principes fonctionnels et structurels qui sous-tendent l'action d’OSBP aura un impact général sur les MCS étant donné la conservation de domaine entre les protéines de transfert de lipides. Les outils et les concepts développés ici vont également enrichir la vision de la dynamique des compartiments intracellulaires et devraient stimuler les recherches en thérapies pharmacologiques des maladies associées. Cette proposition est donc en accord avec les objectifs du "Défi 4, Axe 1" de décrypter les mécanismes multi-échelles spatiales et temporelles de la cellule.