L’UNIFR et l’UNIGE participent à une recherche innovante sur la dynamique des membranes cellulaires

Des scientifiques de l’Université de Genève et de l’Université de Fribourg ont fait des progrès significatifs dans la compréhension de la façon dont les cellules de levure détectent et répondent au stress physique sur leurs membranes, mettant en lumière le rôle critique de la dynamique membranaire dans la survie des cellules.

Des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), en collaboration avec l’Université de Fribourg (UNIFR) et l’Institut de biologie structurale de Grenoble (IBS), ont réalisé une percée dans l’étude des membranes cellulaires. En utilisant la cryo-microscopie électronique à haute résolution, l’équipe a observé comment les lipides et les protéines de la membrane plasmique des cellules de levure interagissaient et réagissaient au stress mécanique. Ces résultats, publiés dans la revue Nature, confirment l’existence de domaines lipidiques bien organisés à l’intérieur des membranes et fournissent de nouvelles informations sur la manière dont ces structures contribuent à la survie cellulaire.

Les membranes cellulaires, composées de lipides et de protéines, constituent une barrière critique et sont essentielles au maintien de l’intégrité et de la fonctionnalité des cellules. Cependant, leur capacité à s’adapter aux stress externes tout en maintenant des conditions optimales pour la croissance cellulaire n’est pas entièrement comprise. Cette étude s’est concentrée sur un microdomaine membranaire spécifique constitué d’un manteau protéique connu sous le nom d’eisosomes. Ces structures jouent un rôle essentiel en aidant les cellules à résister aux dommages membranaires et à les signaler par des processus jusqu’alors inconnus.

« Jusqu’à présent, les techniques disponibles ne nous permettaient pas d’étudier les lipides dans leur environnement naturel à l’intérieur des membranes. Grâce au Dubochet Center for Imaging (DCI) des universités de Genève, Lausanne, Berne et de l’EPFL, nous avons pu relever ce défi en utilisant la cryo-microscopie électronique », explique Robbie Loewith, Professeur ordinaire à l’UNIGE et responsable de l’étude. Cette technique de pointe permet d’observer les structures membranaires dans leur état natif en congelant des échantillons à -200 °C.

Une avancée significative

L’équipe a utilisé la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae), un organisme modèle largement utilisé dans la recherche en raison de sa facilité de croissance et de manipulation génétique. L’étude a révélé que l’étirement du réseau protéique de l’eisosome déclenche une réorganisation des lipides à l’intérieur des microdomaines, ce qui entraîne probablement la libération de molécules de signalisation qui aident la cellule à s’adapter au stress.

« Notre étude révèle un mécanisme moléculaire par lequel le stress mécanique peut être converti en signalisation biochimique par le biais d’interactions protéine-lipide, avec une précision sans précédent », a déclaré Jennifer Kefauver, chercheuse postdoctorale et premier auteur de l’étude.

Cette recherche ouvre de nouvelles voies pour explorer le rôle de la compartimentation des membranes dans la capacité des cellules à accomplir des fonctions biochimiques spécialisées, en particulier en réponse à divers stress. Elle représente une avancée significative dans notre compréhension de la dynamique des membranes cellulaires et de leur rôle dans la communication et la survie des cellules.