Thèse soutenue

Physique de la biogenèse des corps lipidiques

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Auteur / Autrice : Aymeric Chorlay
Direction : Abdou Rachid Thiam
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la matière biologique
Date : Soutenance le 29/11/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
Établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
Equipe de recherche : Équipe de recherche Microfluidique, émulsion et biologie (Paris)
Jury : Président / Présidente : Damien Baigl
Examinateurs / Examinatrices : Abdou Rachid Thiam, Damien Baigl, Alenka Čopič, Annie Viallat, Bruno Antonny, Cécile Sykes
Rapporteur / Rapporteuse : Alenka Čopič, Annie Viallat

Résumé

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En présence de surplus d’énergie, les cellules synthétisent des lipides neutres dans la bicouche du réticulum endoplasmique (RE). Ils démixent ensuite pour former de nouvelles organelles, les corps lipidiques (CLs), qui émergent principalement dans le cytoplasme et régulent le métabolisme énergétique et de nombreux processus cellulaires. Cette thèse étudie les mécanismes de cette biogénèse directionnelle des CLs à l’aide de la physique des émulsions. Pour cela, nous avons développé un système in vitro reproduisant la topologie des CLs en formation et avons montré que le comportement du CL dans une membrane était régi par un équilibre de tension de surface comme dans un système de mouillage à trois phases. La directionnalité de l’émergence des CLs est régulée par une asymétrie de tension entre les feuillets de la membrane. Nous avons ensuite essayé de comprendre comment la cellule pouvait imposer une telle différence de tension et avons découvert que les CLs artificiels émergeaient du feuillet présentant la meilleure couverture résultant de l’insertion de protéines ou de phospholipides. In vivo, l’émergence de CLs dépeuple le feuillet cytosolique du RE de ses phospholipides qui doivent être constamment remplacés pour assurer la bonne émergence des futurs CLs dans le cytoplasme. En accord avec cette hypothèse, des cellules manquant de phospholipides présentent de plus nombreux CLs en contact avec le lumen et un RE remodelé. Nos résultats révèlent une coopération active entre phospholipides et protéines pour extraire les CLs du RE. Les fonctions cellulaires des CLs sont essentiellement déterminées par leur protéome de surface. Les protéines y sont souvent recrutées spécifiquement à l’aide d’hélices amphipathiques (HAs) selon des mécanismes peu connus. Nos résultats montrent que les lipides neutres jouent un rôle prépondérant dans le recrutement spécifique des HAs et que la densité des phopholipides module simplement l’accès des HAs aux lipides neutres. Cette découverte permet de comprendre le recrutement de certaines HAs sur des sous-populations spécifiques de CLs. Cette thèse illustre comment la physique des émulsions peut apporter une compréhension originale des mécanismes régulant la biogenèse des CLs.