Dynamique des lipides cellulaires

Cellular lipid dynamics

Laboratoire de neurochimie INSERM U 495, Hôpital de la Salpêtrière, 75651 Paris cedex 13 ; E mail: baumann@ccr. jussieu. fr

Résumé

Durant ces dernières années, la notion de micro- domaines à la surface des membranes cellulaires a vu le jour. Il s’agit de « lipid rafts » qui impliquent des sphingoglycolipides (SGL) spécifiques et du cholestérol, auxquels sont associées des protéines particulières qui comportent, soit un ancrage lipidique, soit des propriétés qui en font des constituants transmembranaires. Ces complexes ciblent ces protéines à la surface des membranes cellulaires, et les composés lipidiques leur restent en général associés. Ces « rafts » sont également impliqués dans la constitution de récepteurs de surface et dans les phénomènes d’endocytose qui suivent l’action de leurs ligands. Ces « rafts » constituent des structures très compactes, insolubles dans les détergents non ionisés à basse température, ce qui permet leur isolement en tant que complexes. De nombreux « rafts » différents peuvent être isolés en fonction des détergents utilisés; leur multiplicité peut être liée à l’hétérogénéité des SGL qui pourrait être nécessaire pour le ciblage de protéines spécifiques. Les SGL ont une grande complexité et diversité selon les organes, les tissus, les types cellulaires. Ils sont impliqués dans les phénomènes de polarisation cellulaire. Ils sont modifiés au cours de la différenciation cellulaire, du cancer. Ils peuvent être l’objet d’anticorps dans les neuropathies dysimmunitaires, et impliqués dans des maladies dégénératives du système nerveux, d’origine génétique (neurolipidoses). Les altérations du cholestérol telles qu’on les observe dans la maladie de Niemann Pick de type C et dans la maladie d’Alzheimer ont aussi un retentissement sur le fonctionnement du système nerveux. Ainsi ces microdomaines spécialisés sont impliqués dans la dynamique cellulaire normale et pathologique.

Abstract

During the past years, the notion of microdomains at the surface of cellular membranes has been developed. These are constituted by lipid rafts which involve sphingoglycolipids and cholesterol. To these rafts are associated proteins which have a lipid anchor or are transmembrane proteins. These lipid rafts target specific proteins at the plasma membrane surface and can remain associated with them. They are present in surface receptors and endocytosis occurs upon binding of the specific ligands. Thus these rafts participate to major aspects of cellular dynamics. These rafts are complex structures, insoluble in non-ionic detergents. According to the detergent used, many types of rafts can be isolated. Any alteration of cholesterol, sphingoglycolipids, or abnormalities of the proteins themselves, can lead to abnormal targeting at the membrane surface. It is possible that specific sphingoglycolipids are necessary to target specific proteins at the membrane surface. This may explain the complexity of the sphingogly- colipid molecules, both in relation to their oligosaccharide and to their ceramide structures. There is both a cellular and a tissue specificity of these constituents. Complex sphingoglycolipids are involved in cellular differentiation, cellular polarization, and modified in relation to cancer. Virus and bacteria can be linked to the sphingoglycolipids of these microdomains and alter cellular signaling and function. Sphingoglycolipids are involved in autoimmune diseases as antibody targets and in neurolipidoses which are genetic diseases involving their catabolism. The dynamics of the lipid rafts, in relation to cholesterol, can be altered in Niemann-Pick’s disease type C and in Alzheimer’s disease. Thus these microdomains are involved in many aspects related to normal and pathological cellular dynamics.