Caractéristiques biochimique et fonctionnelles d’une nouvelle classe de facteurs d’attachement, Extended-Synaptotagmins, aux sites de contact entre la membrane plasmique et le réticulum endoplasmique – ERPMcontactsLipidMetab

La compartimentation des cellules eucaryotes joue un rôle essentiel dans la fonction cellulaire. Chez l’homme, de nombreuses maladies résultent de la dérégulation des voies de signalisation impliquant les interconnections entre ces compartiments. Les mécanismes de communication entre organelles les mieux décrits impliquent le trafic vésiculaire. Cependant, il est récemment apparu que le transfert d’information entre organelles peut aussi avoir lieu en des sites de contact membranaire (SCM). Les SCM sont des zones de juxtaposition entre membranes hétérologues, celle du réticulum endoplasmique (RE) et celle d’une autre organelle. Ces sites de contacts rapprochés permettent l’échange de lipides ou d’ions calcium. Cependant, le fonctionnement des SCM est encore mal compris car très peu de leurs constituants ont été identifiés. De plus, la fonction du trafic des lipides aux SCM et comment celui-ci s'intègre aux autres systèmes de communication cellulaire reste méconnu.
Les contacts entre RE et membrane plasmique (SCM RE-MP) sont particulièrement fascinants, car ils affectent la signalisation, l'endocytose, la phagocytose, la migration cellulaire et d'autres processus importants au cours du développement et pour les cellules spécialisées, neurones, adipocytes et cellules de l'immunité. Mes travaux ont permis l'identification de nouveaux constituants des SCM RE-MP. Les protéines Extended-Synaptotagmins (E-Syt1, E-Syt2 et E-Syt3) sont localisées au RE, leur surexpression induit la formation de RE cortical, en revanche la perte de leur fonction réduit le nombre de SCM RE-MP. L'une des conclusions importantes de mes recherches concernant les E-Syts est leur implication dans la formation d'une nouvelle classe de SCM RE-MP dont la fonction reste à être élucidée. Les E-Syts présentent de multiples domaines de liaison aux lipides, incluant un domaine SMP et des domaines C2. Le dernier domaine C2 de E-Syt2 et E-Syt3 lie spécifiquement et avec une forte affinité PI(4,5)P2, créant ainsi un pontage entre RE et MP. Le domaine SMP formerait un tunnel hydrophobe capable de lier les lipides et de les transférer entre deux membranes. L'objectif central de ce projet est de comprendre la fonction des E-Syt aux SCM RE-MP dans les cellules de mammifères. Mon hypothèse de travail est que cette fonction jouerait un rôle clé dans la régulation du métabolisme des lipides à la MP.
Mes résultats préliminaires ont révélé une interaction entre E-Syts et des protéines impliquées dans le métabolisme des lipides, incluant une phosphatidylsérine synthase localisée au RE et deux protéines membre de la famille des "oxysterol-binding protein (OSBP)-related protein (ORP)". Il a été récemment montré que l'une de ces ORP lie la phosphatidylsérine plutôt que les stérols et transporterait ce phospholipide en utilisant un mécanisme d'échange du PI4P similaire au mécanisme démontré pour les protéines Osh4 et OSBP. Ces résultats préliminaires très encourageants, suggèrent une fonction des E-Syts dans la coordination de multiples mécanismes de synthèse et de transfert de lipides aux SCM RE-MP, ouvrant la voie à l'étude de nouveaux mécanismes de régulation du remodelage de la MP. Je me propose d'étudier si la présence de ces SCM peut réguler l'endocytose et la phagocytose en altérant la composition lipidique locale de la MP. En liant divers adaptateurs et régulateurs, PI(4,5)P2 est nécessaire au cours de l'endocytose dépendante de la clathrine. Mes résultats préliminaires ont montré que l'endocytose du récepteur de l'EGF est contrôlée par les E-Syt. Je vais poursuivre cette étude initiale en complétant le criblage de partenaires des E-Syt et en validant les partenaires déjà identifiés. Je vais aussi déterminer si les SCM dépendants des E-Syt régulent la composition lipidique de la MP et élucider les mécanismes impliqués. Mon expertise tant en microscopie électronique, en imagerie des cellules vivantes, en optogénétique, qu'en biochimie me permettra d’accomplir ce projet.