Biodiversity in biomembranes

Tous les organismes vivant sont fait de cellules qui sont separes du monde exterieur par une barriere, la membrane cellulaire. Un nombre important de proteine controle la fonction cellulaire en interagissant avec les stimuli extracellulaires. Cependant, les fonctions et structures des molecules de la membrane cellulaire tel que les lipides et les sucres ne sont toujours pas entierement determinees. Du point de vue de la biodiversite, quelques proprietes des biomembranes ont ete etudiees sous deux aspects differents. (1) les phosphates de polyprenyles ramifies Plusieurs composes polyterpanique ont ete abondamment trouves dans les sediments, et de telles structures auraient pour origine des alcools ou des phospholipides. Bien qu’ils n’aient toujours pas ete trouves dans les biomembranes actuelles, les phosphates de polyprenyle ramifie auraient pu exister dans les membranes primitives. Plusieurs phosphates de polyprenyle ramifie ont ete synthetises et nous avons effectue les etudes physico-chimiques de leurs proprietes membranaires. Les etudes microscopiques ont montre que les phosphates de polyprenyle ramifie forment des vesicules en fonction du pH. Afin d’evaluer la permeabilite membranaire a l’eau de ces membranes, le gonflement osmotique d’une suspension unilamellaire de vesicules a ete mesure par la methode de la diffusion de la lumiere en flux a ecoulement bloque. Nous avons montre que la permeabilite a l’eau depend etroitement de la structure et de la longueur de chaine. Ces observations suggerent que les phosphates de polyprenyle ramifie pourraient etre des constituants membranaires primitifs des membranes cellulaires. (2) Cholesterol phosphoryle Les membranes des vertebres sont constitues de deux sortes de lipides : les constituants membranaires phosphoryles et les renforcateurs membranaires non phosphoryles comme le cholesterol. Pourquoi le cholesterol n’a pas ete phosphoryle au cours de l’evolution des membranes ? Les membranes composees de diacylglycerol non phosphoryle et de cholesterol phosphoryle existent-elles ? Afin de repondre a ces questions, le cholesterol phosphocholine (CPC) a ete synthetise et ses proprietes physico-chimiques membranaires etudiees. Nous avons observe la formation de vesicules stables par microscopie optique d’un melange approprie de CPC et de diacylglycerol a differents pH. Cependant, le rapport molaire entre le phospholipide et l’alcool permettant la formation de vesicules est plus etroit pour le melange CPC/diacylglycerol que pour le melange diacylglycerophospholipide/cholesterol. De plus, la permeabilite a l’eau des vesicules d’un melange de CPC et de diacylglycerol dans un rapport molaire 1 : 1 est plus eleve que le melange de diacylglycerophospholipide et de cholesterol dans le meme rapport molaire 1 : 1. Les membranes des organismes vivants ont des proprietes d’adaptation a differents environnements contribuant ainsi a l’extension de la biodiversite. Ces resultats suggerent donc que le cholesterol phosphoryles pourrait etre present dans les membranes de certains organismes qui n’ont pas encore ete etudies. (3) Des membranes « primitives » vers les proto-cellules Un processus d'evolution possible de vesicules formees par des constituants membranaires « primitifs » est le recouvrement de la membrane externe par un assemblage moleculaire pouvant former un « mur ». En premier lieu, nous avons montre que le phytyl-pullulan pouvait recouvrir les vesicules de lipides a double chaines (2,3-diphytanyl-sn-glycero-1-phosphocholine (DphPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC)). Le cholesteryl-pullulan recouvre les lipides a double chaine mais pas les lipides a une seule chaine. Un mecanisme de selection existe probablement entre la taille et la forme des constituants membranaires et les molecules hydrophobiques a inserer. Ensuite, l’utilisation des polysaccharides hydrophobes a permis la reconnaissance moleculaire entre les lectines et les polysaccharides sur la surface de vesicules geantes, ceci fournit un exemple de la complexification des membranes primitives vers les « proto-cellules ». (4) Fonction des membranes cellulaires. Les annexines sont une famille des proteines qui se lient aux phospholipides et aux carbohydrates. Dans cette etude, les proprietes immunologiques et les effets de l’annexines sur les bacteries Gram-positive dans le systeme immunitaire ont ete etudies. Premierement, l’interaction des annexines avec l’acide lipoteichoique, localise sur la surface des bacteries Gram-positive, de Staphylococcus aureus (bacterie Gram-positive) a ete observee. Deuxiemement, les effets de l’annexines sur l’attachement des macrophages et des bacteries Gram-positive ont ete examines. Les resultats ont montre que les annexines supprimaient l’attachement de Staphylococcus aureus sur les macrophages humains. Cette decouverte suggere que les annexines peuvent agir comme proteine anti-inflammatoire au niveau cellulaire en bloquant la voie d’interaction entre les cellules immunitaires et leurs cibles.