Thème : Membranes et trafic membranaire
Les cellules eucaryotes sont des systèmes complexes composés de différents compartiments intracellulaires séparés par des bicouches lipidiques de compositions lipidique et protéique variables spécifiques mais connectés par un intense trafic intracellulaire. Ce trafic membranaire est essentiel au bon fonctionnement des cellules, il permet en effet l’acheminement des protéines comme des lipides tout en maintenant leur intégrité. Son bon fonctionnement est le garant de cet équilibre dynamique et requiert, entre autres, l’action de machineries protéiques complexes permettant la déformation des membranes, le bourgeonnement de vésicules et de tubes, la fission et la fusion de membranes. Son dysfonctionnement quant à lui, est impliqué dans de nombreuses pathologies.
Alors que les nombreuses études récentes de protéomique et de lipidomique permettent actuellement d’avoir une carte beaucoup plus claire des acteurs intracellulaires impliqués, leur interconnexion ainsi que de nombreux mécanismes physiques sous-jacents restent à mieux appréhender. Les questions ouvertes portent notamment sur les mécanismes mêmes de fission et de fusion qui restent mal compris, et plus largement sur les mécanismes permettant la coordination des différents intervenants ainsi que la manière dont sont régulés ces différents processus. Des mécanismes subtils, et eux-aussi largement incompris, sont aussi à l’œuvre pour assurer le tri et la ségrégation des constituants membranaires, leur transport, et le maintien, ou l’évolution contrôlée, de l’identité spécifique des compartiments intercellulaires, c'est-à-dire leur composition biochimique spécifique.
De nombreux progrès sont attendus du rapprochement des études réalisées sur cellules vivantes, qui bénéficient depuis quelques années de l’apport des techniques optiques super-résolues (PALM/STORM, molécule unique), des approches consistant à reconstituer les machineries protéiques minimales in vitro pour tester notamment l’influence de paramètres physiques comme la courbure, la tension et la composition biochimique, et de la modélisation théorique.
Plus généralement, de nombreuses propriétés physiques et biophysiques des membranes sont étudiées au moyen d'objets biomimétiques modèles, en général des vésicules géantes, membranes individuelles observables et manipulables sous microscope, mais aussi des membranes supportées et des liposomes nanométriques. Ainsi, une activité intense et innovante est consacrée aux nombreuses interactions entre membranes et macromolécules du vivant : cytosquelette, virus, ADN, protéines, auxquelles s'ajoutent les études sur les interactions membrane/substrat (mécano-transduction). Le problème de la compartimentation des lipides et des protéines (rafts) est également d'actualité, bénéficiant d'un intérêt croissant de la part des numériciens. Enfin des thématiques nouvelles émergent comme l'oxydation des membranes, qui présente des finalités fondamentale et appliquée.
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