Thèse soutenue

Interaction des hélices amphipathiques des périlipines avec des gouttelettes lipidiques
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Auteur / Autrice : Manuel Giménez Andrés
Direction : Alenka Čopič
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 28/09/2020
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jacques Monod (Paris ; 1997-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Thierry Chardot
Examinateurs / Examinatrices : Romain Gautier, Monika Oberer, Abdou Rachid Thiam, Véronique Albanèse
Rapporteurs / Rapporteuses : Romain Gautier, Monika Oberer

Résumé

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Les gouttelettes lipidiques (LDs) sont des réservoirs d'énergie et des compartiments membranaires. Elles sont composées d'un noyau des lipides neutres et d'une monocouche de phospholipides associées à des protéines. Les hélices amphipathiques (AHs), sont des structures protéiques secondaires qui interagissent avec les membranes des organelles. La manière dont les AHs interagissent avec la surface des LDs reste largement méconnue. Les périlipines sont une famille de protéines abondantes dans les LDs. Elles utilisent les AHs pour cibler les LDs. Certains de leurs membres ont des fonctions bien définies comme régulateurs du métabolisme lipidique, en particulier dans les adipocytes, où ils sont fortement exprimés. La périlipine 4 (Plin4) humaine contient une longue AH de près de 1000 acides aminés, composée de répétitions de 33 acides aminés. Son AH est 10 fois plus longue que les AHs des autres périlipines.Dans ce travail, j'ai utilisé des systèmes biochimiquement reconstitués avec des protéines purifiées et des lipides neutres, et la levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae comme cellule modèle pour étudier comment les AHs de Plin4 et d'autres périlipines interagissent avec les LDs. L'AH de Plin4 est dépliée en solution et se replie en une hélice au contact d'une surface lipidique. Nous avons observé qu'avec sa faible hydrophobicité et sa grande longueur, cette AH est adaptée pour interagir avec les LDs sur une grande surface. Elle peut remplacer la fonction des phospholipides à la surface des LDs. Lorsque l'AH de Plin4 purifiée est mélangée avec de l'huile, elle forme des gouttelettes d'huile extrêmement stables. En utilisant la microscopie à fluorescence et des expériences de photoblanchiment, j'ai montré que l’AH de Plin4 formait une couche très immobile sur ces gouttelettes, à la fois in vitro et dans les cellules de levure. Ce n'était pas le cas pour les AHs d'autres périlipines, qui se liaient aux LDs de manière dynamique et étaient rapidement échangées avec l’AH de Plin4 à la surface des gouttelettes d'huile, même lorsque leurs longueurs étaient similaires. Les AHs des périlipines ont également une composition en acides aminés similaire. Compte tenu de ces résultats, je fais donc l'hypothèse qu'une distribution précise des résidus polaires et chargés dans le côté polaire de l’AH de Plin4 est importante pour sa stabilité sur les LDs. L’AH de Plin4 pourrait être stabilisée à la surface des LDs par des interactions électrostatiques entre molécules adjacentes, agissant comme un manteau pour LDs. Cette propriété est probablement importante pour la fonction de Plin4 dans le tissu adipeux. Il est intéressant de noter que mon analyse des séquences de Plin4 AH de différents mammifères montre une variabilité de leur longueur, mais une conservation élevée entre les répétitions dans chaque espèce, en faveur de l’hypothèse selon laquelle l'organisation précise de l’AH de Plin4 est importante pour sa fonction.