L’une des caractéristiques des cellules eucaryotes est le cloisonnement de fonctions spécifiques au sein de différents organites fermés par une membrane. La composition lipidique unique des différents organites intracellulaires est essentielle pour préserver leurs identités structurelles et fonctionnelles distinctes et nécessite une régulation étroite du tri, du métabolisme et du transport des lipides. La perturbation du trafic et du métabolisme des lipides entraîne des pathologies humaines telles que l’obésité, le diabète, le cancer et les troubles neurodégénératifs. Le transport des lipides peut être médié par le trafic vésiculaire mais aussi par des voies moins bien connues, indépendantes des vésicules, ces dernières se produisant souvent sur des sites de contact étroit entre organelles (sites de contact membranaire, SCM). De plus en plus de données suggèrent que les protéines de transfert des lipides (PTL) jouent un rôle majeur dans la régulation de la composition lipidique des organites membranaires et sont particulièrement enrichies en SCM, où elles sont censées faciliter l’échange des lipides. Le transport des lipides non vésiculaires à la SCM est particulièrement important dans le cas des mitochondries qui sont largement exclues des voies vésiculaires classiques.
Le réticulum endoplasmique (RE) est le principal site de synthèse des lipides dans les cellules eucaryotes et forme un réseau membranaire étendu et dynamique qui s’étend à travers la cellule et est engagé dans la SCM avec presque tous les autres organites, y compris les mitochondries, les gouttelettes lipidiques et la membrane plasmatique. Certaines des composantes de la polysensibilité chimique ont commencé à être identifiées et la liste s’allonge rapidement. Cependant, la polysensibilité chimique n’est pas encore bien comprise parce que la plupart de ses composants restent à identifier et leur visualisation dans l’espace étroit de la polysensibilité chimique est un problème difficile à résoudre, étant donné qu’ils sont présents sur des membranes distantes de quelques dizaines de nanomètres seulement.
Notre équipe étudie le rôle du trafic de lipides chez SCM dans le maintien de l’identité structurelle et fonctionnelle des organelles dans les cellules de mammifères. En particulier, nous voulons comprendre comment les lipides sont échangés à la MCS de l’ER-mitochondrie et comment ces activités de transport influencent la morphologie, la fonction et la dynamique des mitochondries.
Les mitochondries sont des organites dynamiques qui participent à une pléthore de processus biologiques, dont la conversion d’énergie, le métabolisme, la signalisation et l’apoptose, et sont donc d’une importance capitale pour la viabilité cellulaire. Pour remplir leurs multiples tâches, les mitochondries adoptent une variété de morphologies résultant d’un remodelage constant par fusion et fission. Ce comportement dynamique impose la nécessité de maintenir une composition protéique et lipidique définie des membranes mitochondriales externes et internes afin de préserver l’intégrité fonctionnelle des mitochondries et l’organisation spatiale des réactions biochimiques complexes. Comme les mitochondries ne possèdent pas les enzymes nécessaires pour synthétiser tous leurs lipides et leurs précurseurs lipidiques, elles ont besoin d’un apport continu et coordonné de lipides membranaires de l’urgence pour mener à bien leurs processus physiologiques et maintenir leur intégrité membranaire. Cependant, les mécanismes et les LTP médiateurs de ces activités de transfert lipidique sont encore largement inconnus. Plusieurs protéines ont été proposées pour attacher les membranes ER-mitochondries dans les cellules de mammifères, mais aucune d’entre elles n’a joué un rôle direct dans le trafic des phospholipides. De plus, on ne sait toujours pas si et comment l’échange lipidique à ces MCS a un impact sur les fonctions et la dynamique des mitochondries.
Nous avons récemment découvert que les protéines de transfert lipidique (PTL) ORP5 et ORP8[membres de la famille des protéines de liaison à l'Oxysterol (OSBP)] sont de nouveaux composants de la MCS ER-mitochondria, en plus des contacts ER-PM. Nous avons également montré que ces protéines sont nécessaires à la morphologie des mitochondries et à la fonction respiratoire et nous émettons l’hypothèse que leur fonction principale est d’assurer le transport des lipides (c.-à-d. la phosphatidylsérine) à la SCM ER-mitochondria. L’étude du rôle de ces protéines et de leurs partenaires de liaison offre l’occasion unique de caractériser fonctionnellement la SCM ER-mitochondria impliquée dans le transport lipidique.
En utilisant une combinaison d’imagerie in situ (utilisant des cellules de mammifères) et d’approches morphologiques incluant la microscopie électronique (EM), des techniques de fractionnement biochimique et subcellulaire, ainsi que des essais de transport de lipides sans cellules, nous visons à :
1. Caractériser biochimiquement, morphologiquement et fonctionnellement l’ER-mitochondrie MCS impliqué dans le transport des lipides.
2. Étudier l’impact du transport des lipides à l’ER-mitochondrie SCM sur la morphologie, l’activité et la dynamique des mitochondries.
3. Étudier comment les activités de transport des lipides à l’ER-mitochondrie SCM sont coordonnées avec les voies de trafic des lipides intracellulaires à d’autres SCM (c.-à-d. MCS avec gouttelettes lipidiques).
La compréhension des fonctions de l’ER-mitochondrie SCM n’est pas seulement importante pour comprendre les processus physiologiques fondamentaux mais aussi pour comprendre les processus pathogènes dans diverses maladies (telles que les maladies neurodégénératives) induites par la perturbation de ces SCM.
