Étude des propriétés physico-chimiques de la membrane plasmique comme facteurs modulant l'interaction de molécules et des structures protéiques exogènes

Study of the physicochemical properties of the plasma membrane as factors modulating the interaction of exogenous molecules and protein structures

• Auteur / Autrice : Laurine Lemaire
• Direction : Claire Rossi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie : Unité de recherche Génie Enzymatique et Cellulaire - GEC (UMR-7025)
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux médicaments

Antibactériens

Microorganismes

Bactéries

Lipides

Polyphénols

Flagellés

Flagelles (biologie)

Liposomes

Protéines membranaires

Membranes (biologie)

Membrane cellulaire

Mots clés libres

Membrane plasmique

Modèle biobimétique

Bactéries flagellées

Flagelles

Fluidité membranaire

In vitro

In silico

Ordre lipidique

MRP4 (Multidrug Resistance Associated Protein 4)

Protéoliposomes

Plasma membrane

Biomimetic model

Liposomes

Flagella

Polyphenols,

Membrane fluidity

In vitro

In silico

Lipid order

MRP4 (Multidrug Resistance Associated Protein 4)

Proteoliposomes

Membrane proteins

Bacteria

Antibacterial agents

Drug resistance

Résumé

La membrane plasmique est souvent décrite comme une structure délimitant et protégeant la cellule de son environnement. Son rôle est bien plus complexe et multifonctionnel, c’est une plateforme d’échange et de contact incontournable entre les milieux externes et internes des cellules. De nombreuses fonctions cellulaires lui sont étroitement liées comme la migration, le transport de molécules, certaine voie de signalisation ou le contact avec des micro-organismes. Les travaux de cette thèse se focalisent sur l’étude de processus cellulaires s’orchestrant au niveau membranaire par un système mimant les propriétés des bicouches lipidiques : les liposomes. Ce modèle in vitro, permettant un contrôle fin des conditions expérimentales, représente une alternative aux analyses sur cellules entières souvent peu concluantes, faute de pouvoir cibler suffisamment précisément un processus membranaire en particulier. Les liposomes permettent la focalisation sur une fonction ou un constituant en particulier. Dans cette thèse, l’utilisation du modèle biomimétique a été déclinée pour l’étude de plusieurs processus. Les mécanismes d’adhésion de bactéries flagellées sur les bicouches lipidiques ont été étudiés. Ces informations obtenues sont de haute importance dans le contexte de résistance aux traitements, nous permettant d’avoir plus de données pour le développement de thérapies alternatives aux traitements antibactériens actuels. Le modèle de liposomes a également été utilisé comme base pour la formation de protéoliposomes dans l’étude d’une protéine transmembranaire, MRP4 (multidrug resistance associated protein 4). L’étude de cette protéine constitue un enjeu dans le cadre des traitements multi-médicamenteux car elle est au centre des interactions médicamenteuses. Et enfin, le modèle a été utilisé pour la caractérisation de l’interaction des bicouches de lipides avec des molécules à fort potentiel thérapeutique : les polyphénols. L’ensemble de ces travaux a été réalisé dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe du Pr. Patrick Trouillas (Equipe INSERM U1248, CHU de Limoges) qui s’intéresse au développement de modèles cellulaires biomimétiques in silico.

The plasma membrane was often described as a structure delimiting and protecting the cell from its external environment. However, his role is much more complex and multifunctional. The membrane is an exchange platform at the cellular external and internal environments. Many cellular functions are closely related to it, such as migration, transport of molecules, some pathways of metabolic signaling, or the contact with micro-organisms. This thesis focuses on the study of some cellular processes occurring at the membrane interface using a system that can mimic the lipid bilayer properties. This membrane models that allow a precise control of the in vitro conditions, represent a good alternative to the often inconclusive studies on whole cells. Liposomes allow focusing on a particular function or constituent. In this thesis, the use of the biomimetic model was declined for the study of several processes. The mechanisms of adhesion of flagellated bacteria to lipid bilayers were studied as a function of the physical properties of the lipid bilayers. This information is of paramount importance in the context of antibiotic resistance, giving more information for the potential development of alternative therapies. The liposome model was also used for forming proteoliposomes to study of a transmembrane protein, MRP4 (multidrug resistance associated protein). The study of this protein is an issue in multi-drug treatments. Indeed, this protein is widely involved in drug interactions. Finally, the liposome model was used to characterize the interaction with lipid bilayers of molecules with high therapeutic potential: polyphenols. All of this work was done in collaboration with the team of the Prof Patrick Trouillas (INSERM U1248 team, Limoges University Hospital) working on the development of biomimetic cell models in silico.