Etude biophysique de peptides amyloïdes en présence de membranes : caractérisation de leurs interactions et détermination de leurs structures

Biophysical study of amyloid peptides with membranes : interactions and structures determination

• Auteur / Autrice : Lucie Caillon
• Direction : Olivier Lequin, Lucie Paÿloune Khemtemourian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biophysique

Membranes (biologie)

Protéine amyloïde bêta

Résumé

Le peptide amyloïde IAPP, impliqué dans le diabète de type 2, possède la propriété de s’agréger, passant d’un état monomérique initial à des fibres amyloïdes matures, via des espèces oligomériques. Ce processus d’agrégation, qui se produit au contact de la membrane, a été étudié par fluorescence, microscopie électronique, dichroïsme circulaire et RMN. Tout d’abord, l’influence du modèle membranaire a été mise en évidence, en termes de forme, taille (micelles, bicelles, SUV, LUV) et composition lipidique (chaînes et têtes différentes) sur les cinétiques d’agrégation et de changement conformationnel et sur la morphologie des fibres. Nous avons cherché à comprendre le rôle du cholestérol dans les interactions peptide/membranes, du point de vue du peptide et de la membrane, en utilisant des vésicules contenant entre 0 et 30% de cholestérol. Il a ainsi été observé qu’un pourcentage élevé de cholestérol semble accélérer la cinétique d’agrégation. De plus, des expériences de RMN liquide ont été réalisées dans le but de déterminer la structure du peptide IAPP en présence de bicelles. Les premiers résultats montrent que l’extrémité C terminale ne s’insère pas dans la membrane et possède une flexibilité importante. Enfin, le peptide IAPP a également été comparé à un peptide antimicrobien aux propriétés amyloïdes, la dermaseptine S9. Ces travaux indiquent que les mécanismes de fibrillation et de perméabilisation membranaire ne sont pas reliés et que le mode d’action de la dermaseptine S9 repose sur la formation de pores transitoires impliquant des espèces oligomériques.

The amyloid peptide IAPP, which is implicated in type 2 diabetes mellitus, aggregates from an initial monomeric state to amyloid fibrils, via oligomeric species. Peptide aggregation, which takes place through membrane contact, was studied using fluorescence, electron microscopy, circular dichroism and NMR. The effect of membrane model was highlighted, in terms of shape, size (micelles, bicelles, SUV, LUV) and composition (lipid headgroups and acyl chains), on aggregation kinetics, conformational change kinetics and fibril morphology. Next, we wanted to elucidate the role of cholesterol in peptide/membranes interactions using vesicles composed of 0 to 30% cholesterol. High cholesterol content was shown to increase aggregation kinetics. Furthermore, IAPP in the presence of bicelles was studied by liquid state NMR in order to solve its structure under these conditions. First results indicate that the C terminus does not insert into the membrane and has an important flexibility. Finally, IAPP was compared with an antimicrobial and amyloid-like peptide, dermaseptin S9. This study shows that fibril formation and membrane permeabilisation mechanisms are not linked and that dermaseptin S9 binds to membrane in an aggregated state, maybe leading to the formation of a transient pore.