Description du projet
Révéler des processus inconnus dans les membranes lipidiques
Les membranes lipidiques sont des bicouches viscoélastiques auto-assemblées avec des caractéristiques uniques (déformabilité, fluidité, résistance au stress ou à l’étirement, et complexité chimique) leur permettant de séparer et de protéger les cellules de l’environnement, tout en permettant sélectivement le transport, ce qui les rend essentielles pour la vie des cellules. Leurs propriétés mécaniques restent cependant inconnues dans plusieurs processus cellulaires importants. C’est dans ce contexte que le projet R2-TENSION, financé par l’UE, étudiera la dynamique des flux d’eau, la courbure et la tension dans les membranes cellulaires pour élucider quantitativement le couplage entre le volume cellulaire et la tension membranaire dans des cellules individuelles lors de chocs osmotiques. L’équipe utilisera l’imagerie spatio-temporelle in situ de l’hydratation des membranes, de l’électrostatique, de la tension et de la courbure. Ces développements seront essentiels pour le traitement du cancer et d’autres troubles cellulaires.
Objectif
Lipid membranes compartmentalize and protect cells from the environment, and selectively permit transport. This functionality derives from unique membrane properties: 5 nm thick, yet fluid, deformable, resistant to stress and chemically complex. The physicochemical properties of membranes are expected to have a major impact on cell life, but the tools to measure the relevant multiscale and dynamic parameters in-vitro and, more importantly, in-vivo membranes are lacking. An essential property of membranes, their hydration and charge state, both needed for membrane integrity and playing a vital role in cell survival is not understood beyond the level of continuum theory. To enable quantitative physics, and physical chemistry for biology Roux and Roke, R^2, will join their expertise on molecular biology & biophysics and physics & interfacial chemistry & optics to create tools to measure membrane water and ion fluxes, and image 3D fields of electrostatic free energy, membrane tension and curvature. We will understand how molecular factors, such as the influence of the aqueous phase and interfacial electrostatics, are coupled to tension and curvature under dynamic conditions such as osmosis in artificial and cellular membranes. Obtaining the first temporally resolved, 3D maps of hydration, free energy, tension and curvature at the nanoscale in migrating cells and cells experiencing osmotic shocks we will quantify membrane physical parameters in two processes essential for cell survival, for which currently no data is available: Osmotic shock response and cell migration. Osmotic shock response plays an important role in infections, kidney and intestine function. Cell migration is essential to many cell processes, for example the spreading of cancer, wound repair and the immunological response, as well as food search in unicellular organisms.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-SyG - Synergy grantInstitution d’accueil
1015 Lausanne
Suisse