Cartographie et modélisation de la nanomécanique des nanotubes lipidiques nus et enrobés de protéines

Publication dans Physical Review par Guillaume LAMOUR, Antoine ALLARD, Juan PELTA, Sid LABDI, Martin LENZ et Clément CAMPILLO, membres de Respore.

Les bicouches lipidiques constituent les membranes qui délimitent les cellules vivantes et les compartiments intracellulaires. Elles changent continuellement de forme, en particulier sous l’effet du cytosquelette, le réseau dynamique de biopolymères qui contrôle l’architecture de la cellule. En particulier, les membranes biologiques forment des cylindres, appelés nanotubes, de diamètre 20 à 200 nm. In vivo, ces nanotubes sont scindés par des protéines spécialisées afin de former des vésicules servant à transporter des molécules à travers la cellule. Les mécanismes physiques par lesquels les nanotubes se forment et se désassemblent ne sont pas clairs car il n’existe pas de technique expérimentale donnant accès à leur morphologie et leur mécanique à l'échelle nanométrique. Nous levons ce verrou en développant une nouvelle plateforme d’étude des nanotubes par microscopie à force atomique (AFM).

Nous étudions localement la mécanique et la topographie de ces nano-objets biologiques très déformables en indentant leur surface avec la pointe d’un AFM. Nous enregistrons en chaque point une courbe force-indentation, nous permettant d’obtenir simultanément la morphologie des tubes ainsi que la tension et la rigidité de courbure de leur membrane. Nous appliquons cette approche à des nanotubes recouverts d’un réseau d’actine, une protéine majeure du cytosquelette, et mettons en évidence le changement de morphologie et de rigidité induit par l’actine.

Notre approche permettra d’étudier le remodelage des nanotubes par d’autres protéines et ainsi de disséquer les mécanismes physiques qui sous-tendent les processus fondamentaux du trafic intracellulaire.

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