Radeau lipidique

Définition

Un radeau lipidique est un microdomaine d'un membrane, la membrane plasmique, dont la fluidité est bien inférieure à celle de son environnement. Les radeaux lipidiques sont enrichis en cholestérol, en phospholipides saturés et en protéines membranaires. Bien que leur taille soit variable, ils mesurent généralement environ 50 nm de diamètre.

Les radeaux lipidiques d'un sphingolipide :

Un sphingolipide peut disposer de quatre radeaux lipidiques de la membrane plasmique.

Explications

Les radeaux lipidiques interviennent dans un grand nombre de fonctions cellulaires (et de plus en plus sont découvertes), telles que la réponse à l'invasion d'agents pathogènes, l'homéostasie du cholestérol, l'angiogenèse, la transduction de signal, etc.

Description

Les radeaux lipidiques sont des microdomaines moléculaires situés dans la membrane plasmique, constitués d'associations stables entre les sphingolipides, les glycolipides et le cholestérol.

Par conséquent, ces groupes forment une phase lipidique plus dense que les glycérophospholipides et constituent ainsi des zones spéciales de la membrane plasmique qui fonctionnent comme des "radeaux" flottant parmi tous les autres lipides.

Ces unités de la membrane plasmique ont une taille et une composition très diverses et dynamiques, et sont associées à des protéines membranaires qui leur confèrent des propriétés et des fonctions différentes. Par conséquent, en tenant compte de ces pools lipidiques, nous devrions considérer la membrane plasmique comme un composant cellulaire hétérogène dans lequel se trouvent de nombreux pools lipidiques dont les propriétés changent et définissent différentes fonctions dans les régions de la membrane cellulaire.

Découverte

Depuis 1972, on pensait que dans les membranes plasmiques, les phospholipides et les protéines membranaires étaient omniprésents selon un modèle en mosaïque fluide. Mais en 1988, Kai Simons, de l'EMBL en Allemagne, et Gerrit van Meer de l'Université d'Utrecht, aux Pays-Bas, ont proposé une idée nouvelle en ce sens qu'il existe des microdomaines enrichis en plusieurs types de lipides tels que le cholestérol., glycolipides et sphingolipides, tous présents dans les membranes plasmiques.

Le concept original de radeaux a été utilisé pour expliquer le transport du cholestérol du réseau Trans-Golgi vers la membrane plasmique. L'idée a été formellement développée en 1997 par Simons et Ikonen.

Exemples

Il a été observé que certaines protéines liées aux processus de signalisation cellulaire sont associées aux radeaux lipidiques. 5 Ce type comprend les protéines marquées au glycosylphosphatidylinositol (GPI), les tyrosine kinases à double acylation de la famille Src et les protéines transmembranaires. L'association, au moins partielle, des queues insaturées et acylées des tyrosine kinases et des protéines ancrées aux GPI peut également intervenir dans cette association, qui sont plus en accord avec les propriétés des sphingolipides que le reste de la membrane. (Simons et Ikonen, 1997). Bien que ces protéines tendent à être présentes en permanence dans les radeaux lipidiques, d'autres ne les associent que lorsque ces protéines sont activées. Certains exemples de stans incluent, sans toutefois s'y limiter, les récepteurs des lymphocytes B (BCR), les récepteurs des cellules T (TCR), les PAG et une enzyme appelée CD39.

D'autres protéines sont exclues des radeaux lipidiques, telles que le récepteur de la transferrine et un membre de la famille Ras. Généralement, l'inclusion ou l'exclusion de protéines est déterminée par le fait qu'elles se trouvent dans des fragments de membrane extraits à l'aide de triton (selon la définition des radeaux par DRM).

Les chercheurs ont testé la présence et l'importance des radeaux lipidiques dans la signalisation cellulaire en comprenant d'abord les processus initiaux de signalisation, puis en modifiant les radeaux lipidiques, puis en observant tout changement dans la fonction cellulaire. Les radeaux lipidiques sont généralement modifiés en éliminant le cholestérol de la membrane à l'aide de systèmes tels que la méthyl-β-cyclodrexine ou d'antibiotiques tels que la flipine.

Dans les lymphocytes B normaux, lorsque la cellule trouve un antigène, les récepteurs des lymphocytes B sont transférés dans un domaine lipidique balsa, qui transmet un signal qui provoque la prolifération cellulaire dans les plasmocytes et produit des anticorps. Cependant, lorsque le cholestérol a été éliminé des lymphocytes B, détruisant vraisemblablement les radeaux lipidiques, les récepteurs des cellules B n'étaient plus en mesure de relayer le signal qu'ils avaient trouvé un antigène et aucun anticorps n'a été produit. De même, lorsque les radeaux ont été éliminés des lymphocytes T, les TCR ont également perdu leur capacité à transmettre des signaux lorsqu'ils ont trouvé un antigène. L'élimination des radeaux a également affecté la fonction de CD39, une enzyme qui joue un rôle dans l'agrégation plaquettaire.

Les radeaux ont été impliqués dans d'autres processus et systèmes physiologiques et pathologiques. Cela inclut la signalisation cellulaire, le trafic moléculaire et la fonction des systèmes vasculaire, digestif et reproducteur. La pathogenèse de maladies telles que le SIDA (viral), la salmonellose (bactérienne) et le paludisme (parasite eucaryote) a été liée au rôle des radeaux. Typiquement, cela implique de "séquestrer" la fonction des radeaux des cellules hôtes par l'agent pathogène à leurs propres fins, par ex. ex. accéder à l'intérieur de la cellule hôte.

Observation des radeaux lipidiques

Du fait de leur taille inférieure à la limite de diffraction classique des microscopes optiques, les radeaux lipidiques sont difficiles à visualiser directement. Malgré cela, la microscopie à fluorescence est largement utilisée dans ce domaine. Par exemple, les fluorophores conjugués à la sous-unité B de la toxine cholérique, qui se lie à un composant du radeau appelé ganglioside GMN1, sont largement utilisés. Les colorants membranaires lipophiles sont également utilisés dans l'un des territoires de la membrane cellulaire, soit dans les radeaux, soit dans la majeure partie de la membrane, ou modifient leurs propriétés de fluorescence en réponse aux phases membranaires. Le Laurdan est l'un des premiers exemples de ce dernier type de colorant. Les radeaux peuvent également être marqués par l'expression génétique de protéines de fusion fluorescentes telles que Lck-GFP (Lck lié à la protéine fluorescente verte).

Pour lutter contre les problèmes de petite taille et de nature dynamique, le suivi des particules et des molécules individuelles au moyen de caméras CCD sensibles refroidies et de la microscopie à réflexion interne totale (TIRF) prend de l'importance, ce qui permet d'obtenir des informations sur le pouvoir de diffusion des particules du membrane tout en "corrales" de membrane, on voit des barrières et des lieux de confinement.

D'autres techniques optiques telles que la corrélation de fluorescence et la corrélation croisée de la spectroscopie (FCS/FCCS) peuvent être utilisées pour obtenir des informations sur la mobilité des fluorophores dans la membrane. Le transfert d'énergie par résonance fluorescente (FRET) permet de détecter les fluorophores à proximité et les techniques de pincement optique peuvent fournir des informations sur la viscosité de la membrane.

Les microscopes à force atomique (MFA), les microscopes à balayage à conductance ionique (SI CM) et la résonance magnétique nucléaire (RMN) sont également utilisés. En Espagne, cette dernière technique est utilisée pour observer la structure des radeaux dans les installations en phase liquide du laboratoire de biotechnologie de l'université Miguel Hernández d'Elche. Cependant, la technique la plus couramment utilisée est la microscopie à fluorescence. À l'avenir, on s'attend à ce que la microscopie à super-résolution telle que l'épilation par émission stimulée (STED) ou diverses formes de microscopie à illumination structurée puissent résoudre les problèmes posés par la limite de diffraction.

Le laboratoire Kusumi est l'un des leaders dans l'étude des radeaux lipidiques.

Controverse sur les radeaux lipidiques

Le rôle des radeaux dans la signalisation, le trafic et la structure cellulaire reste à déterminer, en dépit des nombreuses expériences incluses dans les différentes méthodologies. Parmi les arguments contre l'existence de radeaux lipidiques figurent les suivants :

• Premièrement, il doit y avoir une ligne de tension entre les phases La et Lo. Cette ligne a été observée dans les membranes modèles, mais pas encore dans les systèmes cellulaires.
• Deuxièmement, il n'ya pas de consensus sur la taille des radeaux lipidiques, dont il a été publié qu'elle pourrait être comprise entre 1 et 1 000 nanomètres.
• Troisièmement, l'échelle temporelle de l'existence de radeaux lipidiques est inconnue. Si des radeaux lipidiques existent, cela ne peut exister que sur une échelle temporaire sans rapport avec les processus biologiques.
• Quatrièmement, toute la membrane peut être en phase Lo.

Une première réfutation de ce dernier point suggère que la phase basse des radeaux est plus compacte en raison des liaisons hydrogène intramoléculaires qui interviennent entre les sphingolipides et le cholestérol et n'est pas visible partout. Un deuxième argument remettrait en question l'efficacité des modèles expérimentaux lorsque les radeaux lipidiques sont modifiés. Pike et Miller ont discuté des principales difficultés rencontrées lors de l'utilisation de l'épuisement du cholestérol pour déterminer la fonction des radeaux lipidiques. Ces chercheurs ont commenté que la plupart des chercheurs utilisaient des méthodes aiguës d'appauvrissement en cholestérol, qui altéraient les radeaux, mais aussi un autre lipide appelé PIP (4,5) P2. Ceci joue un rôle important dans la régulation du cytosquelette et l'altération de la PIP (4,5) P2 provoque également bon nombre des mêmes résultats de ce type de déplétion du cholestérol, y compris la diffusion latérale des protéines membranaires. Étant donné que ces méthodes modifient à la fois les radeaux et le PIP (4,5) P2, Kwik et d'autres ont conclu que la perte d'une fonction cellulaire particulière après un épuisement du cholestérol ne pouvait pas nécessairement être attribuée uniquement à la modification de la radeaux lipidiques, car d'autres processus indépendants des radeaux peuvent également être affectés.

Enfin, alors que l'on pense que les radeaux lipidiques sont liés d'une manière ou d'une autre aux protéines, Eddin affirme que les protéines attirent les lipides du radier par des interactions de protéines avec les chaînes acyle des lipides, et non autrement.

En rapport avec "radeau lipidique"

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