Funcionalidade nos Idosos

Si le modèle des tonneaux bactériens permet de réfléchir à la structure du VDAC, il existe un certain

nombre de différences qui devraient se marquer au niveau du reploiement de la porine mitochondriale.

D’abord, les séquences des porines bactériermes présentent une énorme variabilité au niveau des

boucles externes. Ceci est la conséquence de la forte pression sélective qu’elles subissent étant doimé

qu’elles sont le site principal de recoimaissance utilisé par les virus. Ensuite les gênes de VDAC sont

encodés dans le génome nucléaire et les protéines ne doivent pas obligatoirement traverser de

Introduction

membranes avant de s’insérer. Elles s’insèrent soit « de l’extérieur », soit en rentrant d’abord dans la

mitochondrie, ce qui est peu vraisemblable vu que le VDAC ne nécessite pas le système classique

d’import des protéines pour son insertion (Krimmer et al 2001). En outre, la membrane mitochondriale

diffère par la longueur de ses lipides (chaînes aliphatiques plus courtes que chez les bactéries) et la

présence de stérols notamment. Ces stérols semblent d’ailleurs indispensables au reploiement de la

protéine. Les porines bactériermes fonctionnent uniquement sous forme de trimères et se ferment à des

potentiels élevés. Malgré leur plus grande taille, elles présentent une limite d’exclusion de taille de

600Da pour environ 6000Da chez le VDAC. Cette différence est due au reploiement d’une boucle

externe à l’intérieur du pore chez les bactéries. Remarquons que les transitions de conductances des

porines bactériermes se produisent à des voltages bien plus élevés que ceux existant in vivo. Ceci n’est

pas le cas pour le VDAC mitochondrial. Même si les propriétés fonctioimelles diffèrent, au cours de

notre travail, les toimeaux bêta bactériens constitueront une boime référence structurale fournissant des

règles qui président à la construction de structures en toimeau bêta.

But du Travail

But du Travail

Le VDAC est présent chez les plantes, les animaux et les champignons. Des mesures de dichroïsme

circulaire ont indiqué qu’il était majoritairement constitué de brins bêta. L’orientation des brins bêta a

été déterminée par spectroscopie infrarouge et est d’environ 45°. La structure observée par

microscopie électronique sur des cristaux 2D indique qu’il forme im cylindre dans la membrane. La

structure du VDAC n’est pas connue au niveau atomique et différentes hypothèses ont été avancées

pour décrire la structure du VDAC. Le groupe de Colombini (1996) a proposé que le VDAC de

Neurospora forme un tonneau transmembranaire constitué de 12 brins bêta et une hélice alpha N-

terminale. Travaillant sur le VDAC bovin. De Pinto et ses collaborateurs ont proposé que le tonneau

bêta est constitué de 16 brins par analogie au modèle de la porine bactérieime OmpF. Les travaux que

nous avons réalisés sur les VDAC du riz suggèrent que le VDAC serait constitué de 18 brins bêta et

d’une hélice a amino-terminale. Bien que les séquences appartenant à des organismes appartenant à

des lignées différentes (protistes, champignons, plantes et animaux) présentent peu de similarité, une

telle diversité de structure serait étonnante compte tenu de la grande similarité de fonction des VDAC

étudiés. Afin de comprendre cette apparente contradiction nous nous proposons d’étudier la manière

dont sont appame les divergences de séquence du VDAC au cours de l’évolution. En particulier, nous

tenterons de répondre aux questions suivantes :

■ Comment est apparue la divergence entre les VDAC au cours de l’évolution ?

■ Y a-t-il des éléments structuraux conservés au cours de l’évolution des VDAC ?

■ Existe-t-il un modèle topologique du VDAC compatible avec l’ensemble des résultats

expérimentaux obtenus chez des organismes appartenant à des lignées différents ?

La réponse à ces questions devrait nous permettre de tester l’hypothèse de l’existence d’un structure

commune conservée au cours de l’évolution des VDAC et de proposer un modèle topologique du

VDAC cohérent avec l’ensemble des doimées expérimentales de la littérature.

Des travaux antérieurs réalisés dans notre laboratoire (Abrecht et al. 2000a) ont montré que les graines

du haricot d’Espagne {Phaseolus coccineus) constituaient un matériel de choix pour l’étude du VDAC

des mitochondries. Nous utiliserons la spectroscopie infrarouge en réflexion totale atténuée (FTIR-

ATR) afin d’étudier en détail la structure du VDAC32 de Phaseolus coccineus. Généralement, l’étude

de la stabilité et de l’orientation des structures secondaires d’une protéine par ATR-FTIR repose sur

l’analyse des bandes d’absorbance caractéristiques de certains groupements chimiques. Cette analyse

globale ne distingue pas les groupements appartenant à différents types de structure secondaire dans la

protéine. Notre objectif est de mettre au point une méthode d’analyse spectrale qui permettrait de

déterminer les paramètres structuraux à partir des informations spectrales associées spécifiquement à

une structure secondaire déterminée mais également à étudier dans quelle mesure d’autres types

d’informations (angle d’inclinaison du tonneau dans la membrane, orientation de certaines chaînes

But du Travail

latérales dans la protéine) peuvent être obtenues à partir du spectre infrarouge. Pour réaliser cet

objectif nous devrons développer la méthode de purification du VDAC32 afin d’en obtenir des

quantités suffisantes et le VDAC32 devra être séquencé pour permettre de confronter les données

expérimentales au modèle topologique.

Finalement, nous étudierons les interactions entre le VDAC32 et son environnement lipidique.

Le VDAC est inséré dans la membrane externe de la mitochondrie. Récemment, il a été suggéré que

certaines isoformes de VDAC pourraient être localisées dans la membrane plasmique (Marmagne et

al. 2004). n a été montré que la présence de stérols est indispensable à sa fonction (Popp et al. 1997).

Toutefois, dans ces expériences, la quantité de stérols mis en présence du VDAC n’était pas contrôlée.

Les stérols sont connus pour réguler l’activité de certaines protéines membranaires. Chez les végétaux,

la membrane mitochondriale et la membrane plasmique contieiment une finction significativement

différente en stérol (5 et 40%) et le canal pourrait donc avoir des propriétés stmcturales et/ou

fonctioimelles différentes dans ces deux membranes. Afin de mieux comprendre les interactions entre

le VDAC et son environnement membranaire, nous tenterons de répondre aux questions suivantes :

■ Y a-t-il un effet de la densité de protéines sur la stmcture du VDAC32 ?

■ La proportion de stigmastérol dans la membrane affecte-t-elle la structure et/ou la fonction du

VDAC32 ?

■ Existe-t-il une relation entre l’arrangement des chaînes acylées des lipides et la structure du

VDAC32 ?

L’ensemble des résultats obtenus dans notre travail devrait permettre de définir plus précisément la

structure du VDAC mitochondriale et de déterminer les composantes membranaires susceptibles de

réguler l’activité du canal.

Matériel et méthodes

No documento Envelhecimento, rede social e funcionalidade na vida diária : Um estudo nos Centros de Dia e Universidade Sénior de Guimarães (páginas 47-51)