Biodiversity in biomembranes

par Mari Gotoh

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Yoichi Nakatani et de I Matsumoto.

Soutenue en 2006

à Strasbourg 1 en cotutelle avec Tokyo - Japon .

  • Titre traduit

    Biodiversité dans les biomembranes


  • Résumé

    Tous les organismes vivant sont fait de cellules qui sont séparés du monde extérieur par une barrière, la membrane cellulaire. Un nombre important de protéine contrôle la fonction cellulaire en interagissant avec les stimuli extracellulaires. Cependant, les fonctions et structures des molécules de la membrane cellulaire tel que les lipides et les sucres ne sont toujours pas entièrement déterminées. Du point de vue de la biodiversité, quelques propriétés des biomembranes ont été étudiées sous deux aspects différents. (1) les phosphates de polyprényles ramifiés Plusieurs composés polyterpanique ont été abondamment trouvés dans les sédiments, et de telles structures auraient pour origine des alcools ou des phospholipides. Bien qu’ils n’aient toujours pas été trouvés dans les biomembranes actuelles, les phosphates de polyprényle ramifié auraient pu exister dans les membranes primitives. Plusieurs phosphates de polyprényle ramifié ont été synthétisés et nous avons effectué les études physico-chimiques de leurs propriétés membranaires. Les études microscopiques ont montré que les phosphates de polyprényle ramifié forment des vésicules en fonction du pH. Afin d’évaluer la perméabilité membranaire à l’eau de ces membranes, le gonflement osmotique d’une suspension unilamellaire de vésicules a été mesuré par la méthode de la diffusion de la lumière en flux à écoulement bloqué. Nous avons montré que la perméabilité à l’eau dépend étroitement de la structure et de la longueur de chaîne. Ces observations suggèrent que les phosphates de polyprényle ramifié pourraient être des constituants membranaires primitifs des membranes cellulaires. (2) Cholestérol phosphorylé Les membranes des vertébrés sont constitués de deux sortes de lipides : les constituants membranaires phosphorylés et les renforçateurs membranaires non phosphorylés comme le cholestérol. Pourquoi le cholestérol n’a pas été phosphorylé au cours de l’évolution des membranes ? Les membranes composées de diacylglycérol non phosphorylé et de cholestérol phosphorylé existent-elles ? Afin de répondre à ces questions, le cholestérol phosphocholine (CPC) a été synthétisé et ses propriétés physico-chimiques membranaires étudiées. Nous avons observé la formation de vésicules stables par microscopie optique d’un mélange approprié de CPC et de diacylglycérol à différents pH. Cependant, le rapport molaire entre le phospholipide et l’alcool permettant la formation de vésicules est plus étroit pour le mélange CPC/diacylglycérol que pour le mélange diacylglycérophospholipide/cholestérol. De plus, la perméabilité à l’eau des vésicules d’un mélange de CPC et de diacylglycérol dans un rapport molaire 1 : 1 est plus élevé que le mélange de diacylglycérophospholipide et de cholestérol dans le même rapport molaire 1 : 1. Les membranes des organismes vivants ont des propriétés d’adaptation à différents environnements contribuant ainsi à l’extension de la biodiversité. Ces résultats suggèrent donc que le cholestérol phosphorylés pourrait être présent dans les membranes de certains organismes qui n’ont pas encore été étudiés. (3) Des membranes « primitives » vers les proto-cellules Un processus d'évolution possible de vésicules formées par des constituants membranaires « primitifs » est le recouvrement de la membrane externe par un assemblage moléculaire pouvant former un « mur ». En premier lieu, nous avons montré que le phytyl-pullulan pouvait recouvrir les vésicules de lipides à double chaînes (2,3-diphytanyl-sn-glycero-1-phosphocholine (DphPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC)). Le cholestéryl-pullulan recouvre les lipides à double chaîne mais pas les lipides à une seule chaîne. Un mécanisme de sélection existe probablement entre la taille et la forme des constituants membranaires et les molécules hydrophobiques à insérer. Ensuite, l’utilisation des polysaccharides hydrophobes a permis la reconnaissance moléculaire entre les lectines et les polysaccharides sur la surface de vésicules géantes, ceci fournit un exemple de la complexification des membranes primitives vers les « proto-cellules ». (4) Fonction des membranes cellulaires. Les annexines sont une famille des protéines qui se lient aux phospholipides et aux carbohydrates. Dans cette étude, les propriétés immunologiques et les effets de l’annexines sur les bactéries Gram-positive dans le système immunitaire ont été étudiés. Premièrement, l’interaction des annexines avec l’acide lipotéichoique, localisé sur la surface des bactéries Gram-positive, de Staphylococcus aureus (bactérie Gram-positive) a été observée. Deuxièmement, les effets de l’annexines sur l’attachement des macrophages et des bactéries Gram-positive ont été examinés. Les résultats ont montré que les annexines supprimaient l’attachement de Staphylococcus aureus sur les macrophages humains. Cette découverte suggère que les annexines peuvent agir comme protéine anti-inflammatoire au niveau cellulaire en bloquant la voie d’interaction entre les cellules immunitaires et leurs cibles.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (130 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.xxx-xxx. Index

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5057
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