L'imagerie des lipides aide à comprendre le mouvement et l'adhésion cellulaire
Au cours d'une réponse immunitaire, les leucocytes migrent vers le site d'infection pour stopper le pathogène envahisseur. Cette migration cellulaire exige de moduler l'adhésion cellulaire, un processus largement étudié qui s'appuie sur des protéines de surface spécialisées appelées intégrines. Il apparaît de plus en plus clairement que les lipides présents dans la membrane cellulaire jouent aussi le rôle de régulateurs de la cascade de signaux modulant l'affinité des intégrines. Aucune technologie ne permet pour l'instant de surveiller la production intracellulaire et la localisation des lipides spécifiques dans le contexte du recrutement leucocytaire. L'imagerie en temps réel des petites molécules des cellules vivantes exige habituellement d'utiliser des protéines fluorescentes. Pour surmonter les limites actuelles de l'imagerie, le projet TROJAN-LIPID-SENSOR financé par l'UE a mis au point des capteurs innovants capables de se lier directement aux lipides. Pour les développer, le consortium a dû surmonter de nombreuses difficultés. Au départ, les scientifiques pensaient mettre au point un biocapteur lipidique à base d'ARN qui pourrait être utilisé en tant qu'outil pharmacologique pour les cellules. Le consortium a utilisé la technologie SELEX pour développer des capteurs lipidiques à base d'ARN en choisissant soigneusement des ARN ayant la capacité de se lier aux molécules cibles. Les capteurs lipidiques produits sont constitués d'une partie ARN de fixation de ligand et d'une autre partie appelée Spinach, qui lie et active la fluorescence d'une petite molécule. Malheureusement, les conditions de réaction du capteur étaient incompatibles avec les cellules vivantes et ont débouché sur une imagerie de qualité insuffisante. Une imagerie en temps réel grâce à une technologie inédite Pour obtenir une imagerie de la dynamique lipidique dans le contexte de la migration des leucocytes, les scientifiques ont collaboré avec un groupe de l'Université de Houston et utilisé un capteur conjugué à la protéine à fluorescence dans le vert (GFP). Combinés à une microscopie avancée à fluorescence, ces capteurs conjugués à la protéine à fluorescence dans le vert (GFP) ont pu déterminer la localisation d'un lipide clé de la membrane cellulaire et détecter ses modifications dynamiques. «Nous avons été surpris de découvrir que ce lipide formait de petits 'îlots' au niveau des protrusions de la membrane cellulaire», explique le Dr Bolomini-Vittori, chercheur postdoctoral. Également appelées podosomes ou «petits pieds», ces protrusions sont principalement induites par le cytosquelette cellulaire. «Nos résultats révèlent que les lipides facilitent la formation de podosomes, probablement en influençant l'organisation des récepteurs ou des protéines», poursuit le Dr Bolomini-Vittori. Par ailleurs, les groupes qui ont travaillé en partenariat ont identifié deux enzymes responsables de la production de ces molécules lipidiques au niveau de la membrane cellulaire, apportant ainsi des connaissances fondamentales sur le mécanisme de migration cellulaire. Les applications du capteur lipidique Au fil des ans, la perception qu'ont les scientifiques de l'organisation de la membrane cellulaire a considérablement évolué. On ne met maintenant plus en doute le fait qu'outre son rôle structurel, la répartition des protéines et des lipides dans des domaines membranaires spécifiques a également des fonctions cellulaires particulières telles que la prolifération, l'adhésion et la migration. Pour cette raison, certains domaines membranaires, tels que les îlots de lipides mentionnés plus haut, apparaissent de plus en plus comme des cibles intéressantes pour le traitement de différentes maladies neurologiques et cardiovasculaires. Les travaux de développement de médicaments visant à induire ou modifier la structure de ces domaines peuvent encourager ou interrompre certaines fonctions cellulaires associées à ces maladies. Dans un autre registre, le Dr Cambi, coordinateur du projet, est convaincu que «la capacité à détecter des changements instantanés et rapides dans les compositions lipidiques des cellules accompagnant l'apparition de certaines maladies permettrait de faire un important pas en avant dans le diagnostic.» Outre le diagnostic et le traitement, elle envisage que la stratégie TROJAN-LIPID-SENSOR puisse être utilisée pour étudier le comportement des cellules cancéreuses. Comme les cellules cancéreuses envahissent les tissus sains environnants et entraînent la formation de métastases, comprendre le rôle de ces îlots de lipides dans la migration des cellules cancéreuses apportera des informations importantes sur le mécanisme des métastases.
Mots‑clés
TROJAN-LIPID-SENSOR, lipide, protéine, membrane cellulaire, cancer, podosome
