Dynamique de l'organisation de la membrane plasmique et incidence fonctionnelle

Dynamics of membrane organization and functionnal consequences

• Auteur / Autrice : Fabien Conchonaud
• Direction : Didier Marguet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes. Immunologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membranes lipidiques

Fusion membranaire

Microdomaines membranaires

Membrane cellulaire

Résumé

L’extraordinaire cohérence de la membrane plasmique est la résultante des interactions moléculaires de faible énergie existant entre les différents constituants qui la composent. De fait, les molécules s'organisent et ségrégent en fonction de leurs affinités respectives, formant des hétérogénéités locales au sein de la membrane. En regard de cette organisation, les questions fondamentales sont de comprendre sur quelles échelles spatio-temporelles ses hétérogénéités prennent place et d’identifier en quoi une telle organisation contribue-t-elle à réguler les grandes fonctions d’une cellule. Afin d’apporter une réponse à ces questions, il nous fallait dans une premier temps établir et valider une approche expérimentale robuste permettant d’identifier et de décrire les hétérogénéités locales de la membrane plasmique. Une utilisation systématique de la FCS à rayons variables a permis d’établir notamment le rôle fondamental de certains lipides dans la génération de ces hétérogénéités. Le second volet de cette étude a été essentiellement consacré à explorer l’impact d’une telle organisation membranaire sur différentes fonctions fondamentales de la physiologie d’une cellule. Ainsi, les partitionnements observés ont un effet important dans la signalisation en modulant l'intensité du signal provenant d'un stimulus externe. En d'autres termes, si les molécules conservent leur capacité de signaler, il apparaît clairement que cette microorganisation dynamique de la membrane en contrôle l’amplitude. En conclusion, nos résultats ont permis d'éclaircir certains points fortement débattus et de soulever plusieurs questions qui feront l'objet d'analyses ultérieures comme : le couplage entre les deux feuillets membranaires, l'impact des échanges membrane/cytoplasme de constituants ou le recyclage membranaire sur la régulation des fonctions cellulaires.

The extraordinary coherence of the plasma membrane results from molecular interactions of weak energy between the membrane components. In fact, the molecules organize and segregate according to their respective affinities, creating local heterogeneities within the plasma membrane. Regarding this organisation, fundamental questions are to understand on which spatio-temporal scales these heterogeneities take place and to identify to what extent such dynamic organization contributes to control basic cellular functions. In order to answer these questions, it was necessary in the first time to establish and validate a robust experimental approach making possible the identification and description of the plasma membrane heterogeneities. A systematic use of the FCS performed at variable wait of observation has made possible to establish the fundamental implication of certain classes of lipids in the generation of these heterogeneities. The second focus of this study was primarily devoted to explore the impact of such membrane organization on various fundamental cellular functions. Thus, molecular partitioning has an important effect signal delivery by modulating the intensity of the outcome signal. In other terms, if the molecules preserve their capacity to signal, it clearly appears that this dynamic micro-organization of the membrane controls the amplitude of the signal. In conclusion, our results have allowed us to clarify debated points but also to raise several news questions which will the subject of future studies like the coupling between the two membrane leaflets, the impact of the membrane component exchanges/cytoplasm or membrane recycling on the regulation of cellular functions.