Plasticité membranaire et fonctions cellulaires

L'activité de l'équipe Biophotonique était à l'origine centrée sur l'interaction de la lumière avec différentes classes de chromophores d'intérêt biologique et/ou biomédical.

Certains de ces chromophores présentent des rendements quantiques à l'état triplet élevés qui permettent la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). De tels agents sont définis comme photosensibilisateurs. Nous avons déjà montré qu'il devenait possible d'utiliser ces molécules pour perturber les modèles membranaires de manière fine et contrôlée [1]. Notre principal objectif aujourd'hui est d'atteindre des niveaux plus élevés de complexité membranaire, d'explorer plus avant les mécanismes impliqués, mais aussi de renforcer leur pertinence d'un point de vue biologique. Notre objectif n'est pas seulement de changer la composition des membranes modèles sur lesquelles nous travaillons, mais surtout de mieux comprendre la relation entre la composition de la membrane, sa morphologie et une activité biologique spécifique. Dans cette optique, des modèles membranaires biomimétiques tels que les protéo-liposomes (y compris l'ATPsynthase) sont utilisés [2] et la microscopie à illumination structurée est maintenant mise en œuvre dans notre laboratoire pour des études dynamiques de l'architecture membranaire mitochondriale [3]. La caractérisation chimique, la cinétique de l'oxydation photo-induite sur la membrane phospholipidique, ainsi que la communication intercellulaire peuvent être étudiées par spectroscopie Raman et fluorescence de vésicules nanométriques uniques dans le piège optique [4,5]. De plus, compte tenu de l'importance de l'oxygène dans les processus d'oxydation membranaire, nous avons développé une approche originale utilisant à la fois un dispositif microfluidique et une microscopie à feuille laser à durée de vie de fluorescence dans le domaine fréquentiel afin de surveiller le gradient et la diffusion d'oxygène dans les systèmes biologiques [6]

References

[1] Heuvingh, J. and Bonneau, S. Asymmetric Oxidation of Giant Vesicles Triggers Curvature-Associated Shape Transition and Permeabilization. Biophys. J. 97, 2904-2912 (2009).

[2] Almendro-Vedia V.G., Natale P., Mell M., Bonneau S., Monroy F., Joubert F., López-Montero I. Nonequilibrium fluctuations of lipid membranes by the rotating motor protein F1F0-ATP synthase. Proc Natl Acad Sci U S A14(43):11291-11296 (2017).

[3] Shao, L., Kner, P., Rego, E.H. and Gustafsson, M.G.L. Super-resolution 3D microscopy of live whole cells using structured illumination. Nature Meth. 8, 1044-1046 (2011).

[4] Bour, A., Kruglik, S.G., Chabanon, M., Rangamani, P., Puff, N. and Bonneau, S. Lipid unsaturation properties govern the sensitivity of membranes to photo-induced oxidative stress. doi: https://doi.org/10.1101/451591. (2019)

[5] Kruglik, S.G., Royo F., Guigner, J-M. et al. Raman tweezers microspectroscopy of circa 100-nm extracellular vesicles. Nanoscale in press (2019)

[6] Monmeyran, A., Thomen, P., Jonquiere, H., Sureau, F., Li, C., Plamont, M-A., Douarche, C., Casella, J-F., Gautier, A. & Henry, N.The inducible chemical-genetic fluorescent marker FAST outperforms classical fluorescent proteins in the quantitative reporting of bacterial biofilm dynamics. Sci. Report 8, 10336 (2018).