Trafic membranaire
Radeaux lipidiques ou membranaires (lipid rafts)

• Les radeaux membranaires ont la capacité de concentrer ou de séparer des éléments spécifiques afin de réguler leurs interactions avec d'autres composants.
• Les radeaux peuvent induire des changements conformationnels dans les protéines résidentes, affectant leur activité.

Nous traiterons brièvement le sujet et vous pouvez vous rapporter à la bibliographie de ce chapitre.

Hypothèse des radeaux lipidiques

Bref historique

1. Le modèle de mosaïque fluide pour l'organisation des biomembranes a été proposé par S. J. Singer et Garth L. Nicolson en 1972 (The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes : Cell membranes are viewed as two-dimensional solutions of oriented globular proteins and lipids).

Puis, on a découvert que les membranes cellulaires pouvaient être séparées en fractions labiles aux détergents et résistantes aux détergents (Selective solubilization of proteins and phospholipids from red blood cell membranes by nonionic detergents 1973).

• Des sous-populations membranaires distinctes seraient présentes dans les membranes biologiques.
• Les membranes cellulaires seraient latéralement hétérogènes au niveau submicronique.

2. Cette hypothèse suggérait, vu l'hétérogénéité de la membrane, que les interactions entre certains lipides forment des régions membranaires importantes fonctionnellement et relativement ordonnées qui recrutent d'autres lipides et protéines (Functional rafts in celle membranes 1997).

• Certains lipides interagissent préférentiellement les uns avec les autres, adoptent un comportement collectif et génèrent des domaines latéraux à grande échelle en conséquence de la séparation des phases liquide-liquide (Model systems, lipid rafts, and cell membranes 2004).

• 

  Dans la formulation originale, la formation du radeau lipidique était basée sur des interactions préférentielles entre les sphingolipides et le cholestérol, i.e. la sphingomyéline étant le composant central des membranes résistantes aux détergents et des phases lipidiques ordonnées, en partie en raison de fortes interactions de liaison hydrogène avec le cholestérol (Hexagonal Substructure and Hydrogen Bonding in Liquid-Ordered Phases Containing Palmitoyl Sphingomyelin 2015).

3. Cependant, la présence in vivo et la pertinence de ces domaines membranaires ordonnés n'étaient pas claires, en partie en raison du manque d'observations directes de ces domaines et de définitions incertaines du concept de radeau lipidique (The mystery of membrane organization: composition, regulation and physiological relevance of lipid rafts 2017).

Définition

Pour répondre à cette incertitude, une définition opérationnelle consensuelle des radeaux lipidiques a été formulée en 2006 (Rafts defined: a report on the Keystone symposium on lipid rafts and cell function 2006).

Ces domaines :

• sont présents à la fois dans les feuillets internes et externes d'une membrane cellulaire asymétrique (Domain coupling in asymmetric lipid bilayers 2009), et couplés à travers les feuillets (Transbilayer Lipid Interactions Mediate Nanoclustering of Lipid-Anchored Proteins 2015),

• 

  forment des plates-formes fonctionnelles pour la régulation des fonctions cellulaires (Lipid Rafts As a Membrane- Organizing Principle 2010).

Ces domaines sont enrichis en :

• phospholipides, sphingolipides et glycolipides saturés,
• cholestérol,
• protéines ayant subi une lipidation (Protein lipidation: Occurrence, mechanisms, biological functions, and enabling technologies 2018),
• protéines ancrées au glycosylphosphatidylinositol ou GPI, environ 150 protéines chez l'homme (Biosynthesis and biology of mammalian GPI-anchored proteins 2020).

Rôles des radeaux lipidiques

1. Les radeaux lipidiques sont essentiels au maintien des fonctions cellulaires comme  :

• la transduction du signal (High-speed single-molecule imaging reveals signal transduction by induced transbilayer raft phases 2020),
• l'activation des récepteurs (Toward a Membrane-Centric Biology 2020),
• le trafic intracellulaire des lipides et des protéines (The ins and outs of lipid rafts: functions in intracellular cholesterol homeostasis, microparticles, and cell membranes: Thematic Review Series: Biology of Lipid Rafts 2020),

• 

  l'organisation spatiale de la membrane plasmique (Mechanisms behind the polarized distribution of lipids in epithelial cells 2020),
• l'endocytose ( cavéoles),
• la biogenèse des exosomes (Lipid Rafts in Exosome Biogenesis 2020).

2. En raison de leur large implication dans la physiologie cellulaire, les radeaux lipidiques jouent un rôle important dans des processus complexes comme (The mystery of membrane organization: composition, regulation and physiological relevance of lipid rafts 2017) :

• la réponse immunitaire (Lipid rafts in immune signalling: current progress and future perspective 2016),
• l'interaction hôte-pathogène (Lipid rafts and pathogens: the art of deception and exploitation: Thematic Review Series: Biology of Lipid Rafts 2020),
• le développement du cancer (Rafting Down the Metastatic Cascade: The Role of Lipid Rafts in Cancer Metastasis, Cell Death, and Clinical Outcomes 2020),
• les troubles cardiovasculaires (Lipid Raft in Cardiac Health and Disease 2009).

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