Thème 2


 

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Illustration de la diversité de l’organisation des membranes au cours de l’évolution : A, Gloeobacter violaceus (Rippka et al., 1974) ; B, Synechocystis 6803 (Liberton et al., 2006) ; C, Chlamydomonas reinhardii (http://www.stolaf.edu/people/giannini/cell/nuc.htm); D, Saccharomycces cerevisiae ; (E-G) Effet de la surexpression de protéines membranaires chez la bactérie Escherichia coli: E, chemotaxis receptor Tsr (Lefman et al., 2004); F, F1Fo ATP synthase complex (Von Meyenburg et al., 1984); G, H, AtpF of F1Fo ATPase (Arechaga et al., 2000).

 

Dans les cellules vivantes, les processus bioénergétiques se produisent dans les membranes. Dans les cellules eukaryotes, on trouve les complexes respiratoires soit dans les mitochondries soit dans les chloroplastes. Peu de choses sont connues sur la biogénèse des membranes, leur maintenance et leur dynamique. Le LABEX dynamo s’intéresse à trois systèmes modèles : la dynamique de la fusion/fission chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la biogénèse des thylakoïdes chez Chlamydomonas Reinhardii, et la prolifération de membranes intracellulaires chez Escherichia coli.

 

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Haemophilus influenzae est une bactérie à Gram-négatif dont l’hôte unique est l’homme. Etant auxotrophe pour l’hème, elle présente de nombreux systèmes qui lui permettent d’acquérir l’hème lié aux hémoprotéines humaines. Parmi ces systèmes, on étudie le système Hxu (Hemopexin utilisation). Le système Hxu permet l’acquisition de l’hème de l’Hémopexine, une glycoprotéine du sérum qui possède une très forte affinité  pour l’hème et qui est impliquée dans le recyclage de  l’hème après hémolyse, en protégeant ainsi le corps du stress oxydatif causé par l’hème libre.

Le système Hxu est composé de trois protéines de membrane externe : le récepteur HxuC, et les protéines HxuB et HxuA qui forment un système TPS (Two Partner Secretion). HxuA est la protéine essentielle de ce système, fixant l’hémopexine, et permettant la libération de l’hème, capté et internalisé par HxuC. Mon projet de thèse prévoit la caractérisation structurale de HxuA seul et en complexe avec l’hémopexine, afin d’essayer de comprendre le mécanisme de relargage/capture de l’hème. Dans ce but, on utilise une approche combinée associant la biologie moléculaire, la biochimie, la microscopie électronique et la cristallographie.

Les mitochondries constituent un réseau remarquablement dynamique dont la morphologie est conditionnée par un équilibre entre des processus constants de fission et de fusion de leurs membranes. Ces processus sont essentiels pour maintenir l’ultrastructure des mitochondries mais aussi toutes leurs fonctions. Ainsi, des défauts de fusion et de fission mitochondriales sont associés à plusieurs pathologies dont une série de syndromes neurodégénératifs. Parmi l’ensemble des processus de fusion intracellulaires, celui des mitochondries fait figure d’exception puisqu’il ne fait pas intervenir des SNAREs mais des protéines de type Dynamines (DRPs). Les DRPs sont de grandes GTPases capables de lier et de façonner la forme des membranes biologiques et en particulier de promouvoir leur fission. Le mécanisme par lequel ces GTPases catalysent aussi la fusion des bicouches lipidiques demeure néanmoins obscur. En alliant des approches innovantes de biologie cellulaire et de biochimie, une des composantes du thème 2 de DYNAMO se porte sur cette question fascinante en se focalisant sur la DRP de levure qui permet l’ancrage des mitochondries puis la fusion de leurs membranes externes.

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