Radeau lipidique - Lipid raft
Les membranes plasmiques des cellules contiennent des combinaisons de glycosphingolipides , de cholestérol et de récepteurs protéiques organisés en microdomaines lipidiques glycolipoprotéiques appelés radeaux lipidiques . Leur existence dans les membranes cellulaires reste quelque peu controversée. Il a été proposé qu'il s'agisse de microdomaines membranaires spécialisés qui compartimentent les processus cellulaires en servant de centres organisateurs pour l'assemblage de molécules de signalisation , permettant une interaction plus étroite des récepteurs protéiques et de leurs effecteurs pour favoriser les interactions cinétiquement favorables nécessaires à la transduction du signal. Les radeaux lipidiques influencent la fluidité membranaire et le trafic des protéines membranaires , régulant ainsi la neurotransmission et le trafic des récepteurs. Les radeaux lipidiques sont plus ordonnés et plus compacts que la bicouche environnante , mais flottent librement à l'intérieur de la bicouche membranaire. Bien que plus fréquents dans la membrane cellulaire , des radeaux lipidiques ont également été signalés dans d'autres parties de la cellule, telles que l'appareil de Golgi et les lysosomes .
Propriétés
Une différence clé entre les radeaux lipidiques et les membranes plasmiques dont ils sont dérivés est la composition lipidique. La recherche a montré que les radeaux lipidiques contiennent 3 à 5 fois la quantité de cholestérol trouvée dans la bicouche environnante. De plus, les radeaux lipidiques sont enrichis en sphingolipides tels que la sphingomyéline , qui est généralement élevée de 50 % par rapport à la membrane plasmique. Pour compenser les niveaux élevés de sphingolipides, les niveaux de phosphatidylcholine sont diminués, ce qui entraîne des niveaux de lipides contenant de la choline similaires entre les radeaux et la membrane plasmique environnante. Le cholestérol interagit préférentiellement, mais pas exclusivement, avec les sphingolipides en raison de leur structure et de la saturation des chaînes hydrocarbonées. Bien que tous les phospholipides dans le radeau ne soient pas complètement saturés, les chaînes hydrophobes des lipides contenus dans les radeaux sont plus saturées et étroitement emballées que la bicouche environnante. Le cholestérol est la « colle » dynamique qui maintient le radeau ensemble. En raison de la nature rigide du groupe stérol, le cholestérol se répartit préférentiellement dans les radeaux lipidiques où les chaînes acyle des lipides ont tendance à être plus rigides et dans un état moins fluide. Une propriété importante des lipides membranaires est leur caractère amphipathique. Les lipides amphipathiques ont un groupe de tête polaire hydrophile et une région non polaire hydrophobe. La figure de droite montre la forme conique inversée de la sphingomyéline et la forme conique du cholestérol en fonction de la surface de l'espace occupée par les régions hydrophobes et hydrophiles. Le cholestérol peut s'accumuler entre les lipides dans les radeaux, servant d'espaceur moléculaire et remplissant les vides entre les sphingolipides associés.
Rietveld & Simons ont lié les radeaux lipidiques dans les membranes modèles à l'immiscibilité des phases liquides ordonnées ( phase Lo ) et désordonnée ( phase Ld ou Lα ). La cause de cette immiscibilité est incertaine, mais on pense que l'immiscibilité minimise l' énergie libre entre les deux phases. Des études ont montré qu'il existe une différence d'épaisseur entre les radeaux lipidiques et la membrane environnante, ce qui entraîne un décalage hydrophobe à la frontière entre les deux phases. Il a été démontré que ce décalage de hauteur de phase augmente la tension de la ligne, ce qui peut conduire à la formation de plates-formes de radeaux plus grandes et plus circulaires afin de minimiser le coût énergétique du maintien des radeaux en tant que phase séparée. D'autres événements spontanés, tels que la courbure de la membrane et la fusion de petits radeaux en radeaux plus grands, peuvent également minimiser la tension de la ligne.
Selon une première définition des radeaux lipidiques, les radeaux lipidiques diffèrent du reste de la membrane plasmique. En fait, les chercheurs ont émis l'hypothèse que les radeaux lipidiques peuvent être extraits d'une membrane plasmique. L'extraction tirerait parti de la résistance des radeaux lipidiques aux détergents non ioniques , tels que le Triton X-100 ou le Brij-98 à basse température (par exemple, 4 °C). Lorsqu'un tel détergent est ajouté aux cellules, la membrane fluide se dissout tandis que les radeaux lipidiques peuvent rester intacts et peuvent être extraits.
En raison de leur composition et de leur résistance aux détergents, les radeaux lipidiques sont également appelés complexes enrichis en glycolipides insolubles dans les détergents (GEM) ou DIG ou Membranes résistantes aux détergents (DRM). Cependant, la validité de la méthodologie de résistance aux détergents des membranes a récemment été remise en question en raison d'ambiguïtés dans les lipides et protéines récupérés et l'observation qu'ils peuvent également provoquer la formation de zones solides là où il n'y en avait pas auparavant.
Fonction
Médiation de présentation du substrat. Les radeaux lipidiques localisent les protéines palmitoylées loin de la région désordonnée de la membrane plasmique. La perturbation de la localisation induite par le palmitate permet alors l'exposition d'une protéine à son partenaire de liaison ou substrat dans la région désordonnée, un mécanisme d'activation appelé présentation du substrat . Par exemple, une protéine est souvent palmitoylée et se lie au phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PIP2). PIP2 est polyinsaturé et ne réside pas dans les radeaux lipidiques. Lorsque les niveaux de PIP2 augmentent dans la membrane plasmique, la protéine se dirige vers les clusters PIP2 où elle peut être activée directement par PIP2 (ou une autre molécule associée à PIP2).
Il est probable que d'autres fonctions existent.
Histoire
Jusqu'en 1982, il était largement admis que les phospholipides et les protéines membranaires étaient distribués au hasard dans les membranes cellulaires, selon le modèle de mosaïque fluide de Singer-Nicolson , publié en 1972. Cependant, les microdomaines membranaires ont été postulés dans les années 1970 en utilisant des approches biophysiques par Stier & Sackmann et Klausner & Karnovski. Ces microdomaines ont été attribués aux propriétés physiques et à l'organisation des mélanges lipidiques par Stier & Sackmann et Israelachvili et al. En 1974, les effets de la température sur le comportement des membranes avaient conduit à la proposition de « groupes de lipides » dans les membranes et en 1975, les données suggéraient que ces groupes pourraient être des régions «quasicristallines» au sein de la molécule lipidique cristalline liquide plus librement dispersée. En 1978, les études de diffraction des rayons X ont conduit au développement ultérieur de l'idée de « cluster » définissant les microdomaines comme des « lipides dans un état plus ordonné ». Karnovsky et ses collègues ont formalisé le concept de domaines lipidiques dans les membranes en 1982. Les études de Karnovsky ont montré une hétérogénéité dans la désintégration à vie du 1,6-diphényl-1,3,5-hexatriène, ce qui indiquait qu'il y avait plusieurs phases dans l'environnement lipidique. de la membrane. Un type de microdomaine est constitué de cholestérol et de sphingolipides . Ils se forment en raison de la ségrégation de ces lipides dans une phase séparée, démontrée par Biltonen et Thompson et leurs collègues. Ces microdomaines (« radeaux ») se sont avérés exister également dans les membranes cellulaires. Plus tard, Kai Simons du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) en Allemagne et Gerrit van Meer de l'Université d'Utrecht, Pays-Bas ont recentré leur intérêt sur ces microdomaines membranaires, enrichis en lipides et cholestérol, glycolipides et sphingolipides , présents dans les membranes cellulaires. Par la suite, ils ont appelé ces microdomaines, des « radeaux » lipidiques. Le concept original de radeaux a été utilisé pour expliquer le transport du cholestérol du réseau trans-Golgi à la membrane plasmique. L'idée a été plus formellement développée en 1997 par Simons et Ikonen. Lors du Symposium Keystone de 2006 sur les radeaux lipidiques et la fonction cellulaire, les radeaux lipidiques ont été définis comme de « petits domaines (10-200 nm), hétérogènes, hautement dynamiques, enrichis en stérols et en sphingolipides qui compartimentent les processus cellulaires. Les petits radeaux peuvent parfois être stabilisés pour former des plates-formes plus grandes grâce aux interactions protéine-protéine" Ces dernières années, les études sur les radeaux lipidiques ont tenté d'aborder bon nombre des problèmes clés qui suscitent la controverse dans ce domaine, notamment la taille et la durée de vie des radeaux.
Parmi les autres questions sans réponse, citons :
- Quels sont les effets des niveaux de protéines membranaires?
- Quelle est la fonction physiologique des radeaux lipidiques ?
- Quel effet le flux de lipides membranaires a-t-il sur la formation des radeaux ?
- Quel effet l'alimentation et les médicaments ont-ils sur les radeaux lipidiques ?
- Quel effet les protéines situées aux limites des radeaux ont-elles sur les radeaux lipidiques ?
Types communs
Deux types de radeaux lipidiques ont été proposés : les radeaux lipidiques planaires (également appelés radeaux non cavéolaires ou glycolipidiques) et les cavéoles. Les radeaux planaires sont définis comme étant en continuité avec le plan de la membrane plasmique (non invaginé) et par leur absence de caractéristiques morphologiques distinctives. Les cavéoles , quant à elles, sont des invaginations en forme de flacon de la membrane plasmique qui contiennent des protéines de cavéoline et sont les structures les plus facilement observées dans les radeaux lipidiques. Les cavéolines sont largement exprimées dans le cerveau, les micro-vaisseaux du système nerveux, les cellules endothéliales, les astrocytes, les oligodendrocytes, les cellules de Schwann, les ganglions de la racine dorsale et les neurones de l'hippocampe. Les radeaux planaires contiennent des protéines de flotilline et se trouvent dans les neurones où les cavéoles sont absentes. Les deux types ont une composition lipidique similaire (enrichie en cholestérol et en sphingolipides). La flotilline et les cavéolines peuvent recruter des molécules de signalisation dans les radeaux lipidiques, jouant ainsi un rôle important dans la transduction du signal des neurotransmetteurs. Il a été proposé que ces microdomaines organisent spatialement des molécules de signalisation pour promouvoir des interactions cinétiquement favorables qui sont nécessaires à la transduction du signal. Inversement, ces microdomaines peuvent également séparer les molécules de signalisation, inhibant les interactions et amortissant les réponses de signalisation.
Rôle dans la transduction du signal
La spécificité et la fidélité de la transduction du signal sont essentielles pour que les cellules répondent efficacement aux changements de leur environnement. Ceci est réalisé en partie par la localisation différentielle des protéines qui participent aux voies de signalisation. Dans la membrane plasmique, une approche de compartimentation utilise des radeaux lipidiques.
Une façon raisonnable de considérer les radeaux lipidiques est que les petits radeaux peuvent former des plates-formes de concentration après l'activation de la liaison du ligand pour les récepteurs individuels. Les chercheurs ont découvert que les radeaux lipidiques étaient impliqués dans de nombreux processus de transduction de signaux, tels que la signalisation de l'immunoglobuline E, la signalisation des récepteurs de l'antigène des cellules T, la signalisation des récepteurs de l'antigène des cellules B, la signalisation des récepteurs EGF, la signalisation des récepteurs de l'insuline, etc. Afin d'illustrer ces principes, des exemples détaillés de voies de signalisation qui impliquent des radeaux lipidiques sont décrits ci-dessous.
Signalisation du facteur de croissance épidermique
Le facteur de croissance épidermique (EGF) se lie au récepteur EGF , également connu sous le nom de HER-1 ou ErbB1, pour initier la signalisation transmembranaire. Il a été suggéré que les radeaux lipidiques jouent un rôle bipartite dans ce processus. Certains aspects des radeaux lipidiques inhibent la fonction des récepteurs EGF :
- il a été démontré que le composant ganglioside des radeaux lipidiques inhibe l'activation des récepteurs
- il a été démontré que le potentiel dipolaire membranaire, qui s'est avéré plus élevé dans les radeaux lipidiques que dans le reste de la membrane, inhibe la liaison de l'EGF à son récepteur
- La liaison à l'EGF s'est avérée inhibée par les radeaux lipidiques non cavéolaires en raison d'une diminution du nombre de récepteurs disponibles pour la liaison du ligand
- Il a été démontré que l'EGF et l'ErbB2 (HER-2) migrent hors des radeaux lipidiques ou des cavéoles pendant ou après l'activation
- il a été démontré que la perturbation des radeaux lipidiques induisait une activation indépendante du ligand du récepteur de l'EGF
Dans le même temps, les radeaux lipidiques semblent nécessaires ou potentialisent la signalisation transmembranaire :
- il a été démontré que la séquestration d'ErbB2 à partir de radeaux lipidiques inhibe la signalisation induite par l'EGF
- le potentiel dipolaire membranaire, plus élevé dans les radeaux lipidiques que dans le reste de la membrane, potentialise la signalisation induite par l'EGF
- Il a été démontré que l'EGF provoque une coalescence de radeaux lipidiques individuels, similaire à ce qui a été suggéré pour jouer un rôle dans l'activation du récepteur des cellules T
- la localisation du récepteur EGF sur les radeaux lipidiques induit une résistance aux inhibiteurs de la tyrosine kinase
Signalisation des immunoglobulines E
La signalisation des immunoglobulines E (IgE) est le premier radeau lipidique démontré de manière convaincante impliquant un processus de signalisation. Les preuves de ce fait incluent une diminution de la solubilité des récepteurs Fc-epsilon (FcεR) dans le Triton X-100 de l'état stable à l'état de réticulation, la formation de plaques suffisamment grandes pour être visualisées par microscopie à fluorescence à partir des gangliosides et des protéines ancrées GPI, l'abolition de la signalisation IgE par déplétion du cholestérol de surface avec la méthyl-β-cyclodextrine et ainsi de suite. Cette voie de signalisation peut être décrite comme suit : l'IgE se lie d'abord aux récepteurs Fc-epsilon (FcεR) résidant dans la membrane plasmique des mastocytes et des basophiles par l'intermédiaire de son segment Fc. FcεR est un tétramère constitué d'une chaîne , une chaîne et deux chaînes γ. Il est monomérique et se lie à une molécule d'IgE. La chaîne se lie aux IgE et les trois autres chaînes contiennent des motifs d'activation des récepteurs immunitaires à base de tyrosine (ITAM). Ensuite, les antigènes oligomères se lient aux IgE liées au récepteur pour réticuler deux ou plusieurs de ces récepteurs. Cette réticulation recrute ensuite la tyrosine kinase Lyn non récepteur doublement acylée de type Src pour phosphoryler les ITAM. Après cela, les tyrosine kinases de la famille Syk se lient à ces résidus phosphotyrosine des ITAM pour initier la cascade de signalisation. Syk peut, à son tour, activer d'autres protéines telles que LAT. Grâce à la réticulation, LAT peut recruter d'autres protéines dans le radeau et amplifier davantage le signal.
Signalisation des récepteurs antigéniques des lymphocytes T
Le récepteur antigénique des cellules T (TCR) est une molécule présente à la surface des lymphocytes T (cellules T). Il est composé de -hétérodimères, de complexe CD3 (γδε) et de -homodimère. Les sous-unités α et contiennent des sites de liaison extracellulaires pour les peptides qui sont présentés par les protéines de classe I et de classe II du complexe majeur d'histocompatibilité ( CMH ) à la surface des cellules présentatrices d'antigène (CPA). Les sous-unités CD3 et contiennent des motifs ITAM cytoplasmiques. Au cours du processus de signalisation, les CMH se liant aux TCR rassemblent deux ou plusieurs récepteurs. Cette réticulation, similaire à la signalisation IgE, recrute ensuite des tyrosine kinases de type Src non acylées doublement acylées pour phosphoryler les résidus de tyrosine ITAM. En plus de recruter Lyn, la signalisation TCR recrute également Fyn. Suite à cette procédure, ZAP-70 (qui est également différent avec la signalisation IgE) se lie aux ITAM phosphorylés, ce qui conduit à sa propre activation et à l'activation de LAT. L'activation de LAT est la source d'amplification du signal. Une autre différence entre les IgE et la signalisation des récepteurs d'antigènes des cellules T est que l'activation de Lck par le TCR pourrait entraîner un regroupement plus sévère des radeaux, donc une plus grande amplification du signal. Un mécanisme possible de régulation négative de cette signalisation implique la liaison de la kinase cytosolique Csk à la protéine CBP associée au radeau. Csk peut alors supprimer les kinases de la famille Src par phosphorylation.
Signalisation des récepteurs antigéniques des lymphocytes B
Le récepteur de l'antigène des cellules B (BCR) est un complexe entre une molécule d'Ig liée à la membrane (mIg) et un hétérodimère Igα-Igβ à liaison disulfure de deux polypeptides. Igα et Igβ contiennent chacune un motif d'acides aminés, appelé ITAM, dont la séquence est D/ExxYxxL/Ix7YxxL/I.
Le processus de signalisation du récepteur de l'antigène des cellules B est similaire à la signalisation de l'immunoglobuline E et à la signalisation du récepteur de l'antigène des cellules T. Il est communément admis qu'en dehors du BCR, les radeaux lipidiques jouent un rôle important dans de nombreux événements de surface cellulaire impliqués dans l'activation des lymphocytes B. Leurs fonctions incluent la signalisation par BCR, la modulation de cette signalisation par les co-récepteurs, la signalisation par CD40, l'endocytose de l'antigène lié au BCR et son acheminement vers les endosomes tardifs pour faciliter le chargement des peptides dérivés de l'antigène sur les molécules du CMH de classe II, l'acheminement de ceux-ci complexes peptide/MHC-II à la surface cellulaire, et leur participation à la présentation de l'antigène aux cellules T.
En tant que plateformes pour l'entrée de virus
Les virus, en tant que parasites intracellulaires obligatoires, doivent impliquer une interaction spécifique du virus et du récepteur cellulaire exprimé au niveau de la membrane plasmique afin d'entrer dans les cellules. Les preuves accumulées soutiennent que les virus pénètrent dans les cellules via la pénétration de microdomaines membranaires spécifiques, y compris les radeaux lipidiques.
Virus non enveloppé
Les modèles les mieux étudiés d'entrée virale non enveloppée liée aux radeaux lipidiques sont le virus simien 40 (SV40, Papovaviridae) et l' échovirus de type 1 (EV1, Picornaviridae).
Le SV40 utilise deux récepteurs différents pour se lier à la surface cellulaire : le ganglioside GM1 situé dans les radeaux lipidiques et la molécule de classe I d'histocompatibilité majeure (MHC). La liaison du SV40 avec les molécules du CMH de classe I déclenche le regroupement et la redistribution des récepteurs. SV40 peut recruter plus de cavéoles du cytoplasme ou même de nouvelles cavéoles formées au site d'entrée. Une cascade d'événements de signalisation induits par le virus et déclenchés par l'attachement entraîne une endocytose médiée par les cavéoles en environ 20 minutes. Dans certains types de cellules, le virus peut pénétrer dans les cavéosomes directement à partir de radeaux lipidiques dans des vésicules non enrobées.
EV1 utilise l'integr2β1-intégrine comme récepteur cellulaire. De multiples hétérodimères d'intégrines peuvent se lier aux sites adjacents de la capside du virus. Semblable à SV40, la fixation et la liaison avec les cellules déclenchent le regroupement et la relocalisation des molécules d'intégrine des radeaux lipidiques vers les structures de type cavéole. L'épuisement du cholestérol dans les radeaux lipidiques inhibe l'infection par EV1.
Il existe également des virus qui utilisent l'endocytose non cavéolaire à médiation par radeau, tels que l'Echovirus 11 (EV11, picornavirus). Cependant, les mécanismes détaillés doivent encore être caractérisés.
Virus à enveloppe
Les virus de la grippe se lient au récepteur cellulaire acide sialique, qui se lie au glycoconjugué à la surface cellulaire, pour initier l'endocytose. Après le transport dans les endosomes tardifs, les changements de conformation dépendants du pH faible de l'HA induisent la fusion, et les complexes ribonucléoprotéiques viraux (RNP) sont libérés par l'afflux de protons des protéines virales du canal ionique M2 qui nécessitent une liaison avec le cholestérol. Le virus de la forêt Semliki (SFV) et le virus Sindbis (SIN) nécessitent du cholestérol et des sphingolipides dans les radeaux lipidiques membranaires cibles pour la fusion et l'entrée membranaires médiées par les glycoprotéines d'enveloppe. Le virus lymphotrope T humain de type I (HTLV-1) pénètre dans les cellules via le transporteur de glucose 1 (GLUT-1). Le virus Ebola et le virus de Marburg utilisent le récepteur du folate-α (FRα), qui est une protéine à ancrage GPI, comme récepteur cellulaire. Le virus de l'hépatite B reconnaît le récepteur du complément humain de type 2 (CR2, ou appelé CD21). L'herpèsvirus humain 6 (HHV-6) se lie au CD46 humain à la surface de la cellule hôte. Tous ces récepteurs viraux sont localisés dans des radeaux lipidiques ou seraient relocalisés dans des radeaux lipidiques après infection.
Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), en tant que virus animal sexuellement transmissible, doit d'abord pénétrer une barrière de cellules épithéliales, qui n'expriment pas les récepteurs CD4 et chimiokines, pour établir une infection productive. Un récepteur alternatif pour la glycoprotéine d'enveloppe du VIH-1 sur les cellules épithéliales est le glycosphingolipide galactosyl-céramide (GalCer), qui s'enrichit au niveau du radeau lipidique.
Visualisation
L'une des principales raisons de la controverse sur les radeaux lipidiques découle des défis posés par l'étude des radeaux lipidiques dans des cellules vivantes, qui ne sont pas en équilibre thermodynamique. Les radeaux lipidiques sont de petits microdomaines dont la taille varie de 10 à 200 nm. En raison de leur taille inférieure à la limite de diffraction classique d'un microscope optique, les radeaux lipidiques se sont avérés difficiles à visualiser directement. Actuellement, les membranes synthétiques sont étudiées ; cependant, l'utilisation de ces membranes présente de nombreux inconvénients. Premièrement, les membranes synthétiques ont une concentration de protéines plus faible que les biomembranes. Aussi, il est difficile de modéliser les interactions membrane-cytosquelettique qui sont présentes dans les biomembranes. D'autres pièges incluent le manque d'asymétrie naturelle et l'incapacité d'étudier les membranes dans des conditions de non-équilibre. Malgré cela, la microscopie à fluorescence est largement utilisée sur le terrain. Par exemple, les fluorophores conjugués à la sous-unité B de la toxine cholérique, qui se lie au ganglioside GM1 constituant le radeau, sont largement utilisés. Des colorants lipophiles membranaires sont également utilisés qui soit se répartissent entre les radeaux et la membrane en vrac, soit modifient leurs propriétés fluorescentes en réponse à la phase membranaire. Laurdan est l'un des meilleurs exemples d'un tel colorant. Les radeaux peuvent également être marqués par expression génétique de protéines de fusion fluorescentes telles que Lck-GFP.
La manipulation du cholestérol est l'une des techniques les plus utilisées pour étudier les radeaux lipidiques. La séquestration (à l'aide de la filipine, de la nystatine ou de l'amphotéricine), la déplétion et l'élimination (à l'aide de la méthyl-B-cyclodextrine) et l'inhibition de la synthèse du cholestérol (à l'aide d'inhibiteurs de la HMG-CoA réductase) sont des moyens de manipuler le cholestérol dans les études sur les radeaux lipidiques. Ces études permettent d'observer les effets sur la signalisation des neurotransmetteurs lors de la réduction des taux de cholestérol.
Sharma et ses collègues ont utilisé une combinaison d'imagerie haute résolution et de modélisation mathématique pour montrer que les protéines du radeau sont organisées en nanoclusters à haute densité avec des rayons allant de 5 à 20 nm. À l'aide de mesures de transfert d'énergie de résonance de fluorescence entre les mêmes sondes (homo-FRET ou anisotropie de fluorescence), Sharma et ses collègues ont rapporté qu'une fraction (20 à 40 %) des protéines ancrées dans le GPI sont organisées en grappes à haute densité de 4 à 5 nm de rayon , chacune constituée de quelques molécules et de différentes protéines ancrées GPI. Pour lutter contre les problèmes de petite taille et de nature dynamique, le suivi des particules et des molécules uniques à l'aide de caméras CCD refroidies et sensibles et de la microscopie à réflexion interne totale (TIRF) prend de l'importance. Cela permet d'extraire des informations sur la diffusivité des particules dans la membrane ainsi que de révéler les corrals membranaires, les barrières et les sites de confinement.
D'autres techniques optiques sont également utilisées : la spectroscopie de corrélation de fluorescence et de corrélation croisée (FCS/FCCS) peut être utilisée pour obtenir des informations sur la mobilité des fluorophores dans la membrane, le transfert d'énergie par résonance de fluorescence (FRET) peut détecter lorsque les fluorophores sont à proximité et une pince optique techniques peuvent donner des informations sur la viscosité de la membrane.
Non seulement les techniques optiques, mais aussi les techniques de sonde à balayage telles que la microscopie à force atomique (AFM) ou la microscopie à conductance ionique à balayage (SICM) peuvent être utilisées pour détecter les propriétés topologiques et mécaniques des lipides synthétiques ou des membranes cellulaires natives isolées par un toit cellulaire .
L' interférométrie à double polarisation est également utilisée , la résonance magnétique nucléaire (RMN) bien que la microscopie à fluorescence reste la technique dominante. À l'avenir, on espère que la microscopie à super-résolution telle que la déplétion par émission stimulée (STED) ou diverses formes de microscopie à illumination structurée pourront surmonter les problèmes imposés par la limite de diffraction.
D'autres techniques utilisées dans l'analyse des radeaux lipidiques comprennent ELISA, western blot et FACS.
Controverse
Le rôle des radeaux dans la signalisation, le trafic et la structure cellulaires n'a pas encore été déterminé malgré de nombreuses expériences impliquant plusieurs méthodes différentes, et leur existence même est controversée malgré tout ce qui précède.
Les arguments contre l'existence de radeaux lipidiques sont les suivants :
- Premièrement, une tension de ligne doit exister entre les phases Lα et Lo. Cette lignée a été observée dans des membranes modèles, mais n'a pas été facilement observée dans les systèmes cellulaires.
- Deuxièmement, il n'y a pas de consensus sur la taille du radeau lipidique, qui a été signalée entre 1 et 1 000 nanomètres.
- Troisièmement, l'échelle de temps de l'existence du radeau lipidique est inconnue. Si des radeaux lipidiques existent, ils ne peuvent se produire qu'à une échelle de temps sans rapport avec les processus biologiques.
- Quatrièmement, la membrane entière peut exister dans la phase Lo.
Une première réfutation à ce point suggère que la phase Lo des radeaux est plus étroitement emballée en raison de la liaison hydrogène intermoléculaire entre les sphingolipides et le cholestérol qui n'est pas vue ailleurs.
Un deuxième argument remet en cause l'efficacité du dispositif expérimental lors de la perturbation des radeaux lipidiques. Pike et Miller discutent des pièges potentiels de l'utilisation de l'épuisement du cholestérol pour déterminer la fonction du radeau lipidique. Ils ont noté que la plupart des chercheurs utilisaient des méthodes aiguës d'épuisement du cholestérol, qui perturbent les radeaux, mais perturbent également un autre lipide connu sous le nom de PI(4,5)P 2 . PI(4,5)P 2 joue un rôle important dans la régulation du cytosquelette de la cellule , et la perturbation de PI(4,5)P 2 provoque bon nombre des mêmes résultats que ce type d'épuisement du cholestérol, y compris la diffusion latérale des protéines dans la membrane . Étant donné que les méthodes perturbent à la fois les radeaux et PI(4,5)P 2 , Kwik et al. ont conclu que la perte d'une fonction cellulaire particulière après l'épuisement du cholestérol ne peut pas nécessairement être attribuée uniquement à la perturbation des radeaux lipidiques, car d'autres processus indépendants des radeaux peuvent également être affectés. Enfin, alors que les radeaux lipidiques sont censés être liés d'une manière ou d'une autre aux protéines, Edidin soutient que les protéines attirent les lipides dans le radeau par des interactions de protéines avec les chaînes acyles sur les lipides, et non l'inverse.