Composición en ácidos grasos de huevos y larvas de dentón (Dentex dentex L.) de hasta 40 días en condiciones de cultivo

Total lipid content and fatty acid (FA) composition of common dentex eggs spawned at different times and larvae reared under different culture conditions until 40 days post hatch (dph) were analysed in order to get a general pattern of lipid composition during larval development. Results were grouped according to the developmental stage of the larvae instead of age in dph. Saturated and monounsaturated fatty acids decreased along larval development, while polyunsaturated fatty acid (PUFA) content increased. The ratio of docosahexaenoic acid (DHA) / eicosapentaenoic acid (EPA) shifted from 4 – 5 in early developmental stages to lower than 1 after metamorphosis. Results suggest a subdivision of the larval development into two stages of opposite FA requirements.

Cholesterol and sphingomyelin drive ligand-independent T-cell antigen receptor nanoclustering.

The T-cell antigen receptor (TCR) exists in monomeric and nanoclustered forms independently of antigen binding. Although the clustering is involved in the regulation of T-cell sensitivity, it is unknown how the TCR nanoclusters form. We show that cholesterol is required for TCR nanoclustering in T cells and that this clustering enhances the avidity but not the affinity of the TCR-antigen interaction. Investigating the mechanism of the nanoclustering, we found that radioactive photocholesterol specifically binds to the TCRβ chain in vivo. In order to reduce the complexity of cellular membranes, we used a synthetic biology approach and reconstituted the TCR in liposomes of defined lipid composition. Both cholesterol and sphingomyelin were required for the formation of TCR dimers in phosphatidylcholine-containing large unilamellar vesicles. Further, the TCR was localized in the liquid disordered phase in giant unilamellar vesicles. We propose a model in which cholesterol and sphingomyelin binding to the TCRβ chain causes TCR dimerization. The lipid-induced TCR nanoclustering enhances the avidity to antigen and thus might be involved in enhanced sensitivity of memory compared with naive T cells. Our work contributes to the understanding of the function of specific nonannular lipid-membrane protein interactions.

SCAP is required for timely and proper myelin membrane synthesis.

Myelination requires a massive increase in glial cell membrane synthesis. Here, we demonstrate that the acute phase of myelin lipid synthesis is regulated by sterol regulatory element-binding protein (SREBP) cleavage activation protein (SCAP), an activator of SREBPs. Deletion of SCAP in Schwann cells led to a loss of SREBP-mediated gene expression involving cholesterol and fatty acid synthesis. Schwann cell SCAP mutant mice show congenital hypomyelination and abnormal gait. Interestingly, aging SCAP mutant mice showed partial regain of function; they exhibited improved gait and produced small amounts of myelin indicating a slow SCAP-independent uptake of external lipids. Accordingly, extracellular lipoproteins partially rescued myelination by SCAP mutant Schwann cells. However, SCAP mutant myelin never reached normal thickness and had biophysical abnormalities concordant with abnormal lipid composition. These data demonstrate that SCAP-mediated regulation of glial lipogenesis is key to the proper synthesis of myelin membrane, and provide insight into abnormal Schwann cell function under conditions affecting lipid metabolism.

Transferrin uptake may occur through detergent-resistant membrane domains at the cytopharynx of Trypanosoma cruzi epimastigote forms

Uptake of transferrin by epimastigote forms of the protozoan Trypanosoma cruzi occurs mainly through a cytostome/ cytopharynx, via uncoated endocytic vesicles that bud off from the bottom of the cytopharynx. We have here examined whether detergent-resistant membrane (DRM) domains might be involved in this process. Purified whole cell membrane fractions were assayed for cholesterol levels and used in dot blot analyses. Detergent-resistant membrane markers (cholera B toxin and anti-flotillin-1 antibody) presented positive reaction by dot blots in cholesterol-rich/ protein-poor membrane sub-fractions. The positive dot blot fraction was submitted to lipid composition analysis, showing composition similar to that of raft fractions described for other eukaryotic cells. Immunofluorescence assays allowed the localization of punctual positive signal for flotillin-1, matching the precise cytostome/ cytopharynx location. These data were confirmed by immunofluorescence assays with the co-localization of flotillin-1 and the transferrin uptake site. Our data suggest that DRM domains occur and are integrated at the cytostome/ cytopharynx of T. cruzi epimastigotes, being the main route for transferrin uptake.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

The effect of vaccines based on ovalbumin coupled to gas-filled microbubbles for reducing infection by ovalbumin-expressing Listeria monocytogenes.

Gas-filled microbubbles (MB) are a very promising alternative to the currently evaluated lipid- or polymer-based particulate Ag delivery systems. We recently demonstrated the ability of MB to deliver associated Ag to DC, to activate them and thereby induce both humoral and cellular immune responses. We now extended the characterization of MB as antigen-delivery system by appraising the efficiency of MB-associated ovalbumin (OVA-MB) at protecting mice against pathogen infection. Ultrasound-mediated imaging demonstrated that the administration of OVA via MB generates a depot at the injection site that lasts for several hours. We found that OVA-MB injected subcutaneously is far more effective at inducing specific Ab and T cell immunity than immunization with free OVA. Moreover, a covalent link between MB and OVA causes a stronger bias towards a Th1-type of immune response than adsorption of the Ag or its covalent link to liposomes of the same lipid composition. Finally, vaccination of mice with OVA-MB partially protects against a systemic infection with OVA-expressing Listeria monocytogenes. The vaccine induces specific effector CD8 T cell responses capable of decreasing more than 100 fold the bacterial load. MB thus represent a potent Ag delivery system for vaccination against intracellular infectious agents.

Hypomyelination Caused by Scap Deletion is Slowly Rescued by Extracellular Lipids that Alter Myelin Structure

Myelination requires a massive increase in glial cell membrane synthesis. Here we demonstrate that the acute phase of myelin lipid synthesis is regulated by SREBP cleavage activation protein (SCAP), an activator of sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs). Deletion of SCAP in Schwann cells led to a loss of SREBP-mediated gene expression, congenital hypomyelination and abnormal gait. Interestingly, aging SCAP mutant mice showed partial regain of function; they exhibited improved gait and produced small amounts of myelin indicating a slow SCAP-independent uptake of external lipids. Accordingly, extracellular lipoproteins promoted myelination by SCAP mutant Schwann cells. However, SCAP mutant myelin never reached normal thickness and had biophysical abnormalities concordant with abnormal lipid composition. These data demonstrate that SCAP mediated regulation of glial lipogenesis is key to the proper synthesis of myelin membrane. The described defects in SCAP mutant myelination provide new insights into the pathogenesis, and open new avenues for treatment strategies, of peripheral neuropathies associated with lipid metabolic disorders.

Biochemical characterization of a myelin fraction isolated from rat brain aggregating cell cultures.

Subcellular fractions isolated from rat brain aggregating cell cultures were studied by electron microscopy and showed the presence of typical myelin membranes. The chemical composition of purified culture myelin was similar to the fraction isolated from rat brain in terms of CNP specific activity, protein and lipid composition. The ratio of small to large components of myelin basic protein was comparable in culture and in vivo. These two proteins incorporated radioactive phosphorus. The major myelin glycoprotein was present and during development in culture its apparent molecular weight decreased although it never reached the position observed in myelin isolated from adult rats. In culture, the yield of myelin did not increase substantially between 33 and 50 days and was comparable to that of 15-day-old rat brain. The ratio basic protein to proteolipid protein resembled immature myelin and the cerebroside content was very low. A 'floating fraction' was isolated from the cultures and contained some myelin but mostly single membranes. Although these results indicate that myelin maturation is delayed in vitro this culture system provides substantial amounts of purified myelin to allow a complete biochemical analysis and metabolic studies during development.

Bicelles: new nano systems for skin applications

Bicellar systems are lipid nanostructures formed by long- and short-chained phospholipids dispersed in aqueoussolution. Because of their attractive combination of lipid composition, small size and morphological versatility, bicellesbecame new targets for skin research. Bicelles modify the skin biophysical parameters and modulate the skin barrier function acting as enhancers for drug penetration. Moreover, these aggregates have the ability to penetrate through the narrowintercellular spaces of the skin stratum corneum and to reinforce its lipid lamellae. Their structures allows for the incorporation of different molecules that can be carried through the skin layers. Theremarkable versatility of bicelles is their most important characteristic, which makes it possible their use in different fields.These aggregates represent new nanosystems for skin applications. In this work we provide an overview of the main properties ofbicelles and their effects on the skin.

Identification of Wax Esters in Latent Print Residues by Gas Chromatography-Mass Spectromertry and Their Potential Use as Aging Parameters

Recent studies show that the composition of fingerprint residue varies significantly from the same donor as well as between donors. This variability is a major drawback in latent print dating issues. This study aimed, therefore, at the definition of a parameter that is less variable from print to print, using a ratio of peak area of a target compound degrading over time divided by the summed area of peaks of more stable compounds also found in latent print residues.Gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) analysis of the initial lipid composition of latent prints identifies four main classes of compounds that can be used in the definition of an aging parameter: fatty acids, sterols, sterol precursors, and wax esters (WEs). Although the entities composing the first three groups are quite well known, those composing WEs are poorly reported. Therefore, the first step of the present work was to identify WE compounds present in latent print residues deposited by different donors. Of 29 WEs recorded in the chromatograms, seven were observed in the majority of samples.The identified WE compounds were subsequently used in the definition of ratios in combination with squalene and cholesterol to reduce the variability of the initial composition between latent print residues from different persons and more particularly from the same person. Finally, the influence of a latent print enhancement process on the initial composition was studied by analyzing traces after treatment with magnetic powder, 1,2-indanedione, and cyanoacrylate.

Structure of the glycosyl-phosphatidylinositol membrane anchor of the Leishmania major promastigote surface protease.

In common with many other plasma membrane glycoproteins of eukaryotic origin, the promastigote surface protease (PSP) of the protozoan parasite Leishmania contains a glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) membrane anchor. The GPI anchor of Leishmania major PSP was purified following proteolysis of the PSP and analyzed by two-dimensional 1H-1H NMR, compositional and methylation linkage analyses, chemical and enzymatic modifications, and amino acid sequencing. From these results, the structure of the GPI-containing peptide was found to be Asp-Gly-Gly-Asn-ethanolamine-PO4-6Man alpha 1-6Man alpha 1-4GlcN alpha 1-6myo-inositol-1-PO4-(1-alkyl-2-acyl-glycerol). The glycan structure is identical to the conserved glycan core regions of the GPI anchor of Trypanosoma brucei variant surface glycoprotein and rat brain Thy-1 antigen, supporting the notion that this portion of GPIs are highly conserved. The phosphatidylinositol moiety of the PSP anchor is unusual, containing a fully saturated, unbranched 1-O-alkyl chain (mainly C24:0) and a mixture of fully saturated unbranched 2-O-acyl chains (C12:0, C14:0, C16:0, and C18:0). This lipid composition differs significantly from those of the GPIs of T. brucei variant surface glycoprotein and mammalian erythrocyte acetylcholinesterase but is similar to that of a family of glycosylated phosphoinositides found uniquely in Leishmania.

Lipossomas: propriedades físico-químicas e farmacológicas, aplicações na quimioterapia à base de antimônio

The use of organoantimonial complexes in the therapeutic of leishmaniasis and schistosomiasis has been limited mainly by the need for daily parenteral administration, their adverse side-effects and the appearance of drug resistance. Liposome encapsulation has been so far the most effective means to improve the efficacy of pentavalent antimonials against visceral leishmaniasis. Pharmacologically- and pharmaceutically-acceptable liposomal compositions are still being investigated through manipulation of preparation method, lipid composition and vesicle size. Recently, the encapsulation of a trivalent antimonial within "stealth" liposomes was found to reduce its acute toxicity and effectively deliver this compound to the parasite in experimental schistosomiasis.

Lipídios como indicadores de fontes e distribuição de matéria orgânica particulada em um complexo estuarino-lagunar tropical (Mundaú-Manguaba, AL)

Fatty acids, alcohols and sterols were considered as markers of the source and distribution of particulate organic matter during the dry season in the Mundaú-Manguaba estuarine-lagoon system, NE Brazil. Lipid composition showed an overwhelming influence of autochthonous sources of organic matter in all system´s compartments, including the probable occurrence of algal blooms in specific areas. On the other hand, contamination by sewage was restricted to Mundaú lagoon. This scenario differed from known conditions observed in the wet season, illustrating the usefulness of the lipid biomarker approach for the characterization of other complex and dynamic systems in the Brazilian coastal zone.

Nanopatterning and functionalization of phospholipid-based Langmuir-Blodgett and Langmuir-Schaefer films

Durant les dernières décennies, la technique Langmuir-Blodgett (LB) s’est beaucoup développée dans l’approche « bottom-up » pour la création de couches ultra minces nanostructurées. Des patrons constitués de stries parallèles d’environ 100 à 200 nm de largeur ont été générés avec la technique de déposition LB de monocouches mixtes de 1,2-dilauroyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DLPC) et de 1,2-dipalmitoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DPPC) sur des substrats de silicium et de mica. Afin d’amplifier la fonctionnalité de ces patrons, la 1-palmitoyl-2-(16-(S-methyldithio)hexadécanoyl)-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DSDPPC) et la 1-lauroyl-2-(12-(S-methyldithio)dodédecanoyl)-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DSDLPC) ont été employées pour la préparation de monocouches chimiquement hétérogènes. Ces analogues de phospholipide possèdent un groupement fonctionnel méthyldisulfide qui est attaché à la fin de l’une des chaînes alkyles. Une étude exhaustive sur la structure de la phase des monocouches Langmuir, Langmuir-Schaefer (LS) et LB de la DSDPPC et de la DSDLPC et leurs différents mélanges avec la DPPC ou la DLPC est présentée dans cette thèse. Tout d’abord, un contrôle limité de la périodicité et de la taille des motifs des stries parallèles de DPPC/DLPC a été obtenu en variant la composition lipidique, la pression de surface et la vitesse de déposition. Dans un mélange binaire de fraction molaire plus grande de lipide condensé que de lipide étendu, une vitesse de déposition plus lente et une plus basse pression de surface ont généré des stries plus continues et larges. L’addition d’un tensioactif, le cholestérol, au mélange binaire équimolaire de la DPPC/DLPC a permis la formation de stries parallèles à de plus hautes pressions de surface. La caractérisation des propriétés physiques des analogues de phospholipides a été nécessaire. La température de transition de phase de la DSDPPC de 44.5 ± 1.5 °C comparativement à 41.5 ± 0.3 °C pour la DPPC. L’isotherme de la DSDPPC est semblable à celui de la DPPC. La monocouche subit une transition de phase liquide-étendue-à-condensée (LE-C) à une pression de surface légèrement supérieure à celle de la DPPC (6 mN m-1 vs. 4 mN m-1) Tout comme la DLPC, la DSDLPC demeure dans la phase LE jusqu’à la rupture de la monocouche. Ces analogues de phospholipide existent dans un état plus étendu tout au long de la compression de la monocouche et montrent des pressions de surface de rupture plus basses que les phospholipides non-modifiés. La morphologie des domaines de monocouches Langmuir de la DPPC et de la DSDPPC à l’interface eau/air a été comparée par la microscopie à angle de Brewster (BAM). La DPPC forme une monocouche homogène à une pression de surface (π) > 10 mN/m, alors que des domaines en forme de fleurs sont formés dans la monocouche de DSDPPC jusqu’à une π ~ 30 mN m-1. La caractérisation de monocouches sur substrat solide a permis de démontrer que le patron de stries parallèles préalablement obtenu avec la DPPC/DLPC était reproduit en utilisant des mélanges de la DSDPPC/DLPC ou de la DPPC/DSDLPC donnant ainsi lieu à des patrons chimiquement hétérogènes. En général, pour obtenir le même état de phase que la DPPC, la monocouche de DSDPPC doit être comprimée à de plus hautes pressions de surface. Le groupement disulfide de ces analogues de phospholipide a été exploité, afin de (i) former des monocouches auto-assemblées sur l’or et de (ii) démontrer la métallisation sélective des terminaisons fonctionnalisées des stries. La spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) a confirmé que la monocouche modifiée réagit avec la vapeur d’or pour former des thiolates d’or. L’adsorption de l’Au, de l’Ag et du Cu thermiquement évaporé démontre une adsorption préférentielle de la vapeur de métal sur la phase fonctionnalisée de disulfide seulement à des recouvrements sub-monocouche.

Étude structurale et fonctionnelle du canal potassium dépendant du voltage KvAP

Les canaux ioniques dépendants du voltage sont responsables de l'initiation et de la propagation des potentiels d'action dans les cellules excitables. De nombreuses maladies héréditaires (channelopathies) sont associées à un contrôle défectueux du voltage par ces canaux (arythmies, épilepsie, etc.). L’établissement de la relation structure-fonction exacte de ces canaux est donc crucial pour le développement de nouveaux agents thérapeutiques spécifiques. Dans ce contexte, le canal procaryote dépendant du voltage et sélectif au potassium KvAP a servi de modèle d’étude afin d’approfondir i) le processus du couplage électromécanique, ii) l’influence des lipides sur l’activité voltage-dépendante et iii) l’inactivation de type closed-state. Afin de pallier à l’absence de données structurales dynamiques du côté cytosolique ainsi que de structure cristalline dans l’état fermé, nous avons mesuré le mouvement du linker S4-S5 durant le gating par spectroscopie de fluorescence (LRET). Pour ce faire, nous avons utilisé une technique novatrice du contrôle de l’état conformationnel du canal en utilisant les lipides (phospholipides et non phospholipides) au lieu du voltage. Un modèle dans l’état fermé a ainsi été produit et a démontré qu’un mouvement latéral modeste de 4 Å du linker S4-S5 est suffisant pour mener à la fermeture du pore de conduction. Les interactions lipides - canaux jouent un rôle déterminant dans la régulation de la fonction des canaux ioniques mais ne sont pas encore bien caractérisées. Nous avons donc également étudié l’influence de différents lipides sur l’activation voltage - dépendante de KvAP et mis en évidence deux sites distincts d’interactions menant à des effets différents : au niveau du senseur de voltage, menant au déplacement de la courbe conductance-voltage, et du côté intracellulaire, influençant le degré de la pente de cette même courbe. Nous avons également démontré que l’échange de lipides autour de KvAP est extrêmement limité et affiche une dépendance à l’état conformationnel du canal, ne se produisant que dans l’état ouvert. KvAP possède une inactivation lente particulière, accessible depuis l'état ouvert. Nous avons étudié les effets de la composition lipidique et de la température sur l'entrée dans l'état inactivé et le temps de récupération. Nous avons également utilisé la spectroscopie de fluorescence (quenching) en voltage imposé afin d'élucider les bases moléculaires de l’inactivation de type closed-state. Nous avons identifié une position à la base de l’hélice S4 qui semble impliquée à la fois dans le mécanisme responsable de ce type d'inactivation et dans la récupération particulièrement lente qui est typique du canal KvAP.