Source d’énergie, les lipides sont aussi les briques essentielles des membranes de nos cellules. Pourtant, malgré leur importance, ils demeurent mal compris. Une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) révèle pour la première fois les secrets de leur transport dans les cellules. Chaque lipide utilise un nombre restreint de protéines pour se déplacer de son lieu de fabrication à celui de son action. L’équipe a en outre établi un inventaire des protéines impliquées dans le transport de centaines de lipides. Ces résultats, publiés dans la revue Nature, permettent de mieux comprendre le fonctionnement de nos cellules mais aussi de nombreux troubles génétiques et métaboliques, comme le diabète ou la maladie d’Alzheimer.
Les lipides sont souvent décrits comme le stock d’énergie de notre corps, mais cette définition masque la diversité de leurs fonctions. Ils permettent l’absorption de vitamines, sont transformés en hormones ou s’assemblent en membranes complexes. Leurs dysfonctionnements sont également impliqués dans des maladies graves comme Alzheimer, où la composition lipidique des cellules nerveuses (neurones et astrocytes) est altérée.
Pour agir, les lipides doivent être acheminés du lieu de leur fabrication à l’endroit où ils sont nécessaires. Contrairement aux protéines, ils n’aiment pas l’eau et ne peuvent donc pas se déplacer librement dans le milieu aqueux de la cellule. Ils ont alors besoin de transporteurs — des protéines de transfert de lipides — capables de les protéger de l'exposition directe à l'environnement aqueux de la cellule.
«Si le mécanisme général est bien connu, l’identité des transporteurs responsables de chaque lipide reste le plus souvent inconnue», explique Anne-Claude Gavin, professeure ordinaire au Département de physiologie cellulaire et métabolisme de la Faculté de médecine de l'UNIGE, responsable de cette recherche initiée au Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL). «Or, comprendre les déplacements des lipides est essentiel pour mieux traiter les troubles qui en résultent.»
Identifier les couples
Les biologistes de l’UNIGE ont mis en contact plus d’une centaine de protéines de transfert avec des centaines de lipides différents. L’objectif était d’obtenir la liste la plus complète possible des «couples» formés entre chaque protéine et les lipides qu’elle peut porter.
Pour cela, deux méthodes expérimentales ont été combinées. La première, réalisée dans un tube à essai, offre un environnement très contrôlé, tandis que la deuxième, qui correspond plus fidèlement à l’intérieur d’une cellule, permet de vérifier comment ces liens s’établissent en conditions quasi réelles. Une première mondiale à une telle échelle et à un tel niveau de complexité. «Les ‘‘couples’’ ainsi identifiés démontrent que les protéines de transfert ne sont pas des “bus” capables de transporter la majorité des lipides, mais des chauffeurs privés aux spécificités marquées», détaille Anne-Claude Gavin.
Dévoiler les secrets des lipides
Cet inventaire est une avancée majeure dans la compréhension de la biologie des lipides et ouvre d’innombrables perspectives de recherche. En effet, si certains des principes qui rendent possible ou impossible le couplage lipide/protéine sont connus, les mécanismes sous-jacents propres à chaque situation restent encore à explorer.
Les scientifiques de l’UNIGE, en collaboration avec la professeure Nathalie Reuter de l’Université de Bergen en Norvège, ont pu déterminer, grâce à des modèles mathématiques poussés, comment trois protéines de transfert reconnaissent, parmi tous les lipides, ceux qu’elles transportent réellement. «Ces découvertes pourraient, à long terme, apporter un nouvel éclairage sur les processus à l’œuvre dans de nombreux troubles du métabolisme des lipides. Cela concerne des maladies génétiques rares comme le syndrome de Niemann-Pick, où l’accumulation de graisse dans les cellules empêche le fonctionnement de nombreux organes, mais plus couramment, des troubles métaboliques comme le diabète, ou des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer», conclut la chercheuse.