Propriétés d'interactions aux lipides membranaires de sous-domaines de la dystrophine : effet de l'hétérogénéité moléculaire

Interaction properties of membrane lipids and dystrophin sub-domains : molecular heterogeneity effect

• Auteur / Autrice : Sarah Ameziane Le Hir
• Direction : Véronique Vié, Céline Raguénès-Nicol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Cholestérol

Maladies musculaires

Phospholipides

Dystrophine

Membrane cellulaire

Résumé

Les interactions entre les protéines et les lipides sont impliquées dans plusieurs processus biologiques au cours desquels leurs propriétés physicochimiques influencent leur comportement. Dans cette étude nous avons caractérisés des interactions des lipides membranaires avec des fragments du domaine central de la dystrophine humaine. Il s'agit d'une longue protéine musculaire qui joue un rôle déterminant dans la stabilité membranaire et cellulaire au cours de l'effort musculaire. Son absence ou son dysfonctionnement induisent des dystrophies musculaires. Le domaine central est constitué de répétitions hélicales et de charnières flexibles, nous avons étudié plus particulièrement les répétitions 16 à 21 (R16-21). En utilisant différents modèles membranaires et en combinant des méthodes biochimiques et biophysiques, nous avons mis en évidence le rôle de la charnière n° 3 dans l'augmentation de l'affinité des répétitions R16-21 pour les lipides anioniques, ce qui favoriserait la stabilité membranaire et les interactions avec d'autres partenaires. Nous avons montré que le comportement de ce fragment avec les lipides est sensible à la présence de cholestérol et de lipides saturés. Des délétions de R16-21 retrouvés chez des patients, induisent une diminution de la stabilité structurale et un comportement différent avec les lipides par rapport à la protéine native. En conclusion, nous montrons que l'organisation à la membrane du fragment R16-21 de la dystrophine, ou de certains dérivés présents chez des patients myopathes, est modulée par l'environnement lipidique. Les modifications structurales qui en découlent pourraient influencer leur comportement dans la cellule musculaire.

Interactions between protein and lipids are involved in several biological processes during which physicochemical properties of both partners influence each other behavior. We characterized here the nteractions of fragments of the central rod domain of dystrophin with membrane lipids. Dystrophin is a long muscular protein which plays an important role in the membrane and cellular stability during muscular effort. Its absence or dysfunction due to deletions causes muscular dystrophies. In particular, we studied fragment R16-21 of the central rod domain constituted by helical repeats and by flexible hinges. Using membrane models and combining biochemical and biophysical methods, we highlighted the role of hinge 3 in the increase of the affinity of R16-21 for anionic lipids, which would favor the membrane stability and the interactions with other partners. We showed that the behavior of this fragment with lipids is sensitive to the presence of cholesterol or saturated lipids. Deletions found in patients in this R16-21 fragment were shown to decrease the structural stability and to modify the behavior with lipids compared to the native protein. In conclusion, we show that the organization to the membrane of the R16-21 fragment of dystrophin, or mutated fragments, is modulated by the lipid environment and by their structure and conformation, which confer them different functions in the muscular cell.