Les lipides des membranes biologiques, boussole de la cellule

Publié par Isabelle le 20/07/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB
La symétrie est retrouvée très communément au sein du vivant. Les axes de symétrie, qui définissent les axes de croissance, sont en partie définis par la distribution asymétrique de composants cellulaires. Cependant, la manière dont ces composants se localisent de manière asymétrique demeure une question fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....). Les scientifiques montrent dans la revue Nature Communications que différents lipides contenus dans les membranes intracellulaires entretiennent un dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il...) constant pour orienter l'asymétrie (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes...).


L'asymétrie de localisation de la protéine PIN2 (en vert), qui transporte la phytohormone auxine, dépend du compartiment post-Golgi (en magenta) qui agit comme une véritable boussole (Une boussole est un instrument de navigation constitué d’une aiguille...) pour aiguiller le trafic de PIN2 vers la membrane apicale des cellules racinaires végétales. Au sein des membranes du post-Golgi, la biosynthèse d'une classe de lipide (Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules...), les sphingolipides, qui se localisent du côté lumenal du post-Golgi, est couplée à la consommation d'un autre lipide, le phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P), qui se situe du côté cytoplasmique du post-Golgi. Ce couplage lipidique inter-feuillet conditionne le trafic polarisé de PIN2.
© Yohann Boutté

Le développement des organismes vivants est régi par les lois de la symétrie. De la symétrie radiale des végétaux à la symétrie bilatérale des animaux, ces symétries définissent dans tous les cas les axes et patrons de développement. Une notion intéressante est que la symétrie des axes de croissance est en grande partie générée par l'asymétrie de localisation de certains composants au sein de la cellule.

Chez les végétaux, la distribution asymétrique de certains transporteurs de l'auxine (une phytohormone) permet de donner une directionnalité aux flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) d'auxine dans les tissus. La directionnalité des flux d'auxine permet en retour d'orienter la croissance des organes pendant le développement ou de la réorienter en réponse à des contraintes environnementales. Dans les racines, certains transporteurs d'auxine peuvent être localisés uniquement au niveau de la face supérieure des cellules, d'autres uniquement au niveau de la face inférieure ou bien encore uniquement au niveau des faces latérales des cellules. La répartition asymétrique de ces composés est un exemple de polarité au sein de la cellule, encore appelée polarité cellulaire. Cependant, il n'est pas encore bien compris comment les cellules arrivent à créer cette polarité alors même qu'elles sont dans un état dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) constant où les membranes biologiques sont en permanence renouvelées par les flux du trafic intracellulaire.

A l'intérieur de la cellule, un compartiment membranaire majeur pour le tri et le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de molécules est l'appareil de Golgi qui est constitué de saccules empilées. Chez les plantes, une partie de l'appareil de Golgi mature pour produire un nouveau compartiment impliqué dans le trafic de certains transporteurs d'auxine vers une face polarisée de la cellule.

Les scientifiques ont mis en évidence qu'au niveau du compartiment post-Golgi un couplage entre deux lipides différents était impliqué dans le trafic polarisé. Ce couplage implique les sphingolipides d'un côté de la membrane et le phosphatidylinositol monophosphate de l'autre côté de la membrane. Les sphingolipides contrôlent l'abondance au post-Golgi d'une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...) une phospholipase C, qui consomme le phosphatidylinositol monophosphate. Alors que le rôle du phosphatidylinositol monophosphate dans les événements de trafic intracellulaire était connu, le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) de son homéostasie par les sphingolipides et le rôle de ce mécanisme dans la polarité cellulaire étaient inconnus.

Cette découverte a permis de révéler qu'un dialogue constant entre deux lipides, par l'intermédiaire d'un couplage lipidique entre les deux feuillets de la membrane, est impliqué dans la distribution asymétrique d'une protéine dans la cellule et met en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) le rôle régulateur des lipides au sein des membranes biologiques. Outre la portée de cette découverte pour la compréhension de la polarité cellulaire chez les plantes, cette étude pourrait également apporter des éléments importants pour des recherches actuellement menées dans les modèles animaux. Par exemple, plusieurs indications dans la littérature suggèrent que le fonctionnement du système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...) inné chez l'humain ou la phototransduction chez la drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...) pourraient également dépendre de ce couplage lipidique dans les membranes biologiques.

Pour en savoir plus:
Sphingolipids mediate polar sorting of PIN2 through phosphoinositide consumption at the trans-Golgi network.
Ito Y, Esnay N, Platre MP, Wattelet-Boyer V, Noack LC, Fougère L, Menzel (Un menzel, terme signifiant « maison » en arabe littéral, est un type...) W, Claverol S, Fouillen L, Moreau P, Jaillais Y, Boutté Y.
Nat Commun. 2021 Jul 13. doi: 10.1038/s41467-021-24548-0.

laboratoire:
Laboratoire de biogenèse membranaire (Université de Bordeaux/CNRS) - 71 Avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) Edouard Bourlaux. 33140 Villenave d'Ornon.

Contact:
- Yohann Boutté - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Laboratoire de biogenèse membranaire (Université de Bordeaux/CNRS) - yohann.boutte at u-bordeaux.fr
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