Les équipes et les projets
(en cours de mise à jour)
Compartimentation membranaire par les tétraspanines et différentiation cellulaire Chef d’équipe : Dr. Eric Rubinstein (DR Inserm)
ThématiqueLes tétraspanines jouent un rôle critique dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que la fusion des gamètes, la régénération musculaire, la fonction rénale ou encore l’immunité. Elles jouent par ailleurs un rôle clé dans des pathologies majeures telles que le cancer, le paludisme, l'hépatite C et le SIDA. Ces molécules joue d’une part un rôle dans la compartimentation cellulaire, en régulant le trafic de certaines protéines, et d’autre part dans les phénomènes de compartimentation membranaire. Le but de l'équipe «tétraspanines» est de caractériser les bases moléculaires de leurs propriétés fonctionnelles, et de déterminer l’importance physiologique de quelques-unes d’entre elles. Les cellules communiquent avec leur environnement via des récepteurs membranaires qui reconnaissent des molécules et des particules dans le milieu extracellulaire et transmettent un signal intracellulaire qui peut mener à l'activation de gènes ou à l'activation d'autres récepteurs membranaires ou de cibles cytoplasmiques. Si la membrane plasmique a longtemps été considérée comme une « mosaïque fluide », les données les plus récentes montrent qu’elle n’est pas homogène et que plusieurs facteurs s’opposent à la libre diffusion des constituants membranaires. Un de ces facteurs, pourrait être l’interaction avec des structures membranaires à composition particulières de type microdomaine. La compartimentation de certains récepteurs dans ces microdomaines peut contribuer à la régulation de la fixation de ligands ou à la signalisation intracellulaire. Notre équipe s’intéresse aux phénomènes de compartimentation membranaire à travers l’étude des molécules de la famille des tétraspanines. Ce sont des protéines à 4 domaines transmembranaires distinguées d’autres molécules grâce à des motifs structuraux spécifiques. Elles sont au nombre de 33 chez les mammifères, et jusqu'ici tous les types cellulaires étudiés expriment plusieurs de ces molécules, souvent à un niveau élevé. Elles ont été impliquées dans divers processus biologiques tels que l'adhérence, la migration, la fusion cellulaire, la co-stimulation des lymphocytes, la transduction du signal, et la différentiation cellulaire. La multiplicité des effets observés suggère que les tétraspanines jouent un rôle dans des fonctions basiques de la cellule.
Fig 1 : la structure des tétraspanines, d’après la modélisation de Michel Seigneuret L’intérêt pour les tétraspanines ne cesse de croître, notamment parce que de plus en plus d’études révèlent leur importance physiopathologique et leur implication dans des pathologies infectieuses. On connaît en effet plusieurs maladies génétiques liées à ces molécules, et les tétraspanines sont utilisées par plusieurs agents pathogènes au cours du processus infectieux. Notamment, le virus du SIDA recrute plusieurs tétraspanines au cours du bourgeonnement viral. La tétraspanine CD81 a une importance considérable en pathologie infectieuse. Il est d’une part un récepteur obligatoire du virus de l’hépatite C. D’autre part, nous avons démontré en collaboration avec Olivier Silvie et Dominique Mazier (Inserm U1135) un rôle essentiel du CD81 dans l’initiation de la phase hépatique de l'infection par Plasmodium, le parasite responsable du paludisme (Silvie et al., Nat. Med., 2003, 9: 93). L’idée que les tétraspanines jouent un rôle dans les phénomènes de compartimentation membranaires, que l’on peut définir comme l’ensemble des mécanismes qui s’opposent au hasard au sein des membranes (localisation ou interaction s non au hasard par exemple) vient de la démonstration par notre groupe et d’autres équipes que les tétraspanines organisaient un réseau d’interactions moléculaires que nous avons appelé le «tetraspanin web» (Rubinstein et al., Eur. J. Immunol., 1996, 26: 2657) et qui est également décrit sous le termes de microdomaines enrichis en tétraspanines. Nos résultats indiquent que ces structures sont hautement organisées : chaque tétraspanine se lie de façon directe et spécifique à un nombre très limité de molécules dites «partenaires», et connecte ces molécules aux microdomaines. Les lipides tels que le cholesterol, et les modifications lipidiques des tétraspanines (la palmitoylation) jouent un rôle important dans l’assemblage de ces microdomaines (Charrin et al., FEBS Lett., 2002, 516: 139; Charrin et al., Eur. J. Immunol., 2003, 33: 2479). Nous avons publié la première analyse protéomique de ces structures, qui contiennent des intégrines et d’autres molécules d’adhérence, des molécules à domaines immunoglobuline, des ectoenzymes et des molécules de signalisation telles que des protéines G hétérotrimériques. (Andre et al., Proteomics., 2006, 6: 1437; Le Naour et al., Mol. Cell Proteomics., 2006, 5: 845).
Fig. 2 Les tétraspanines constituent un puzzle moléculaire à la surface cellulaire: Les études biochimiques ont démontré les interactions spécifiques de certaines tetraspanines (ici en vert) avec quelques molécules associées (leurs partenaires moléculaires, en violet ou jaune). Par exemple, les tétraspanines CD9 et CD81 ont deux partenaires communs, CD9P-1 et EWI-2. Ces complexes primaires s’aggrègent pour former des structures d’ordre secondaire. Ainsi chaque tétraspanine est susceptible d'induire l'association de ses partenaires moléculaires aux autres composants du réseau de tétraspanines. Nos projets actuels tournent autour de trois axes de recherche qui sont la suite des résultats publiés ces dernières années. Axe 1le rôle des tétraspanines dans les processus de fusion intercellulaires. Nous avions démontré, grâce à la réalisation de souris knock-out, que la tétraspanine CD9 joue un rôle essentiel dans la fusion des gamètes, et qu’elle agit en coopération avec une autre tétraspanine, le CD81 (Le Naour et al., Science, 2000, 287: 319; Rubinstein et al., Dev. Biol., 2006, 290: 351). Nous continuons à analyser le rôle du CD9 dans ce processus, en collaboration avec Christine Gourier et Eric Perez, à l’ENS Paris, et l’équipe de Jean-Philippe Wolf à l’institut Cochin. Nous avons par ailleurs démontré que ces deux tétraspanines, CD9 et CD81 sont des régulateurs négatifs de la fusion des cellules musculaire (Charrin et al., 2013, Nat Commun.;4:1674). Leur présence empêche la fusion des myotubes multinuclées in vitro, ou des myofibres en régénération in vivo, ce qui joue un rôle important dans la restauration ad integrum de la morphologie musculaire après une lésion. Nous avons aussi démontré que le partenaire primaire de ces tétraspanines, CD9P-1, assure le même type de régulation négative. Les mécanismes mis en jeu sont en cours d’étude. Ainsi ce travail démontre qu’un contrôle étroit de la capacité de fusion des cellules musculaires est essentiel pour la restitution de l’architecture du muscle squelettique au cours de la régénération, et que le trio CD9/CD81/CD9P-1 y joue un rôle fondamental.
Contacts : Quelques revues pour aller plus loin : Boucheix C, Rubinstein E. Tetraspanins. Cell Mol Life Sci. 2001 Aug;58(9):1189-205.
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