Le regroupement et la mobilité dans la membrane cellulaire
La formation de plateformes de signalisation ou de groupes de molécules transitoires et stables joue un rôle dans l'établissement de la polarité cellulaire, l'organisation spatiale asymétrique de diverses entités cellulaires. La polarité est essentielle pour le fonctionnement d'un grand nombre de types de cellules, voire tous, et les plateformes de signalisation ont ainsi un impact direct et indirect sur un grand nombre de fonctions cellulaires. Malgré les rôles importants de ces assemblages dans les membranes plasmiques des cellules, les mécanismes fondamentaux de leur formation et leur dynamique sont encore mal connus. Des scientifiques financés par l'UE travaillant sur le projet MODELLING DIFFUSION ont développé des modèles mathématiques de la diffusion des groupes protéine-lipide dans les membranes non homogènes. Les chercheurs ont commencé par développer un modèle mathématique pour simuler les premières étapes du développement de la polarité neuronale. La cellule classique a un axone émetteur de signal qui va d'un côté du corps de la cellule jusqu'aux dendrites qui reçoivent le signal de l'autre côté. La formation axone-dendrite est l'une des étapes les plus importantes dans le développement du cerveau. Des analyses complètes des points d'équilibre et des bifurcations ont facilité l'étude de la rupture spontanée de symétrie, dont les résultats ont abouti à un article dans une revue scientifique à comité de lecture (PloS ONE). L'équipe a ensuite développé une version stochastique du modèle déterministe. Il a alors été montré que la formation d'un pôle simple d'asymétrie moléculaire est très résistante au bruit; de plus, la région d'auto-organisation est devenue plus importante et la polarisation neuronale peut survenir même avec une force de rétroaction réduite. Ce travail a également été publié dans une revue scientifique à comité de lecture (Eur. Phys. J. B). Les chercheurs étudient également la diffusion de l'un des récepteurs de neurotransmetteur excitateur (glutamate) les plus importants. Les chercheurs ont étudié les différences de diffusion entre les jeunes et les vieux neurones au cours de l'activation avec le glutamate. Ce travail a été publié dans une revue scientifique à comité de lecture (EMBO Molecular Medicine). Afin d'analyser les données du suivi des particules uniques, un logiciel pour MatLab a été développé (APM_GUI) et distribué sous les termes de la licence publique générale GNU. L'algorithme a été publié dans une revue scientifique à comité de lecture (BMC Biophysics). Finalement, l'équipe a commencé des études sur les changements dans la diffusion membranaire d'une cible importante de la phosphorylation, une voie de signalisation importante. Les membres de l'équipe recherchent une corrélation potentielle entre les changements dans les modèles de diffusion et l'âge et le déclin des performances cognitives et motrices. Les descriptions mathématiques de la polarité cellulaire développées dans le cadre du projet MODELLING DIFFUSION fournissent des informations sur les mécanismes de diffusion dans les membranes cellulaires. Avec une attention particulière portée sur le rôle de la formation et de la maintenance de groupes, l'équipe met en lumière des mécanismes régissant le développement, le fonctionnement normal, le vieillissement et la maladie.
Mots‑clés
Membrane cellulaire, protéines, lipides, mécanismes de diffusion, polarité cellulaire
