Trafic vésiculaire : cavéoles
Aplatissement des cavéoles : rôle sur la tension membranaire

Les cavéoles sont des capteurs très sensibles de la tension et de la composition lipidique de la membrane plasmique ( évolution des cavéoles).

Vue d'ensemble de l'aplatissement des cavéoles

L'aplatissement des cavéoles ne veut pas forcément dire désassemblage, bien que certaines protéines peuvent se dissocier du complexe cavéolaire comme EHD2.

Par contre, le désassemblage peut suivre l'aplatissement.

1. En effet les cavéoles peuvent se présenter sous plusieurs formes (The molecular organization of flat and curved caveolae indicates bendable structural units at the plasma membrane 2022) :

• plate,
• bulbeuse,
• sphérique.

2. Leur composition est variable suivant les formes.

• Les cavéolines et des cavines ont été trouvés dans toutes les cavéoles, indépendamment de leur courbure.
• EHD2, la protéine classique du cou cavéolaire, a été fortement détectée au niveau des cavéoles courbes et plates.
• La syndapine 2/PACSINe 2 a été localisée principalement dans les zones entourant les cavéoles plates
• EHBP1 a été principalement détecté au niveau des cavéoles sphériques.

Remarque : la dynamine est absente des cavéoles dans cet article, i.e. la dynamine n'est pas directement impliquée dans la courbure des cavéoles.

Cavéoles et tension membranaire

Les cavéoles sont impliquées dans la détection et la régulation de la tension membranaire :

• soit lors d'hypertension membranaire, processus le plus courant,
• soit lors d'hypotension membranaire par les cavéoles intactes dans les cellules en migration.

Hypertension membranaire

Les cavéoles font office de mécanocepteurs et de mécanoprotecteurs, i.e. les cavéoles sont très nombreuses dans les tissus mécaniquement sollicités, tels que les muscles, l'endothélium et le tissu adipeux.

Mécanoprotection

1. Les cavéoles peuvent faire office de mécanoprotecteurs en subissant un aplatissement en réaction aux changements de tension membranaire à la surface cellulaire (The plasma membrane as a capacitor for energy and metabolism 2015).

C'est le cas par exemple du gonflement osmotique, de l'étirement cellulaire ou la polymérisation excessive de l'actine sur les fibres de stress, qui provoquent l'aplatissement des cavéoles (Cells Respond to Mechanical Stress by Rapid Disassembly of Caveolae 2011).

Ce processus a été démontré :

• dans les muscles (The caveolin–cavin system plays a conserved and critical role in mechanoprotection of skeletal muscle 2015 et Dystrophy-associated caveolin-3 mutations reveal that caveolae couple IL6/STAT3 signaling with mechanosensing in human muscle cells 2019),
• dans l'endothélium (Caveolae protect endothelial cells from membrane rupture during increased cardiac output 2015),
• dans la notocorde du poisson zèbre (Caveolae Protect Notochord Cells against Catastrophic Mechanical Failure during Development 2017 et Sheath Cell Invasion and Trans-differentiation Repair Mechanical Damage Caused by Loss of Caveolae in the Zebrafish Notochord 2017).

2. Les cavines doivent probablement contrôler cet aplatissement pour modifier leur sensibilité à ces forces mécaniques, en particulier par la région UC1 liant la phosphatydylsérine (PS).

La variabilité du nombre de répétitions par l'évolution peuvent indiquer la nécessité de faire face à des forces de force différente dans différents tissus (A variable undecad repeat domain in cavin1 regulates caveola formation and stability 2018).

Mécanoception

Les cavéoles peuvent également transmettre des signaux mécaniques et agir ainsi comme mécanocepteurs.

EHD2 est nécessaire pour maintenir le réservoir de cavéoles au niveau de la membrane plasmique pendant la variations de tension de la membrane induites par les contraintes mécaniques ( EHD2 et tension membranaire).

Hypotension membranaire

Les cavéoles sont utilisées aussi lors de tension membranaire faible, en particulier lors de la migration cellulaire ( Cav1 et migration cellulaire).

Dans ce cas, ce sont les cavéoles intactes, et non l'aplatissement ou le désassemblage qui sont utilisées comme mécanocepteurs.

1. Les cellules, en migration rapide dans une matrice rigide, doivent rétracter l'arrière de la cellule quand elles avancent. Ces cellules présentent une faible tension membranaire à l'arrière (Membrane Tension Orchestrates Rear Retraction in Matrix-Directed Cell Migration 2019).

• Les cavéoles se forment en réponse à une faible tension membranaire et recrutent le GEF de RhoA, Ect2, qui active la signalisation RhoA-ROCK1/PKN2
• Ect2 contrôle l'organisation locale de la F-actine et la contractilité dans cette région subcellulaire et favoriser la translocation de l'arrière cellulaire.

2. Une boucle de rétroaction positive entre la signalisation cytosquelettique et la tension membranaire conduit à une rétraction rapide pour terminer le cycle de migration dans les cellules en mouvement rapide, fournissant une mémoire directionnelle pour conduire la migration cellulaire persistante dans des matrices complexes.

Désassemblage des cavéoles