La créatine kinase mitochondriale - organisatrice de la membrane mitochondriale ? (ségrégation de la cardiolipine sur des monocouches phospholipidiques)

Abstract

En utilisant comme modèle membranaire les monocouches de Langmuir à l interface air-tampon et des techniques de caractérisation spécifiques, nous avons obtenu des nouvelles informations sur l interaction entre la créatine kinase mitochondriale et la membrane interne de la mitochondrie. Par microscopie à l angle de Brewster nous avons pu visualiser la formation de complexes spécifiques cardiolipine-CKmt, avec ségrégation de la cardiolipine dans la membrane biomimétique. La fixation de la CKmt a lieu avec insertion de domaines protéiques parmi les lipides et abouti à une stabilisation globale du film interfacial, comme indiqué par des mesures de capacité différentielle d une électrode de mercure. Une réorientation des domaines protéiques, principalement des hélices a, a également pu être mise en évidence par spectroscopie infrarouge de réflexion-absorption par modulation de la polarisation (PM-IRRAS). L effet de la CKmt sur la morphologie de la monocouche dépend du degré d insaturation des chaînes acyles. Ceci est en relation avec la forte proportion d acide linoléique (C18:2), caractéristique des molécules de cardiolipine dans les cellules musculaires. Le phénomène de ségrégation induit par la CKmt, pourrait contribuer à la modulation de la distribution de cardiolipine et avoir des conséquences sur la fixation d autres molécules comme le cytochrome c ou les protéines de la famille Bcl-2. La membrane mitochondriale étant siège des nombreux phénomènes de peroxydation, de part sa structure et sa localisation, la CKmt est une cible des molécules oxydantes générées. Parmi ces molécules, le 4-hydroxynonénal, inactive l enzyme, modifie sa structure et induit l accumulation de complexes protéiques agrégés au niveau de la membrane. L interaction de la CKmt avec la membrane biomimétique est fortement perturbée, aussi bien en monocouche que sur les liposomesaThe interaction between the mitochondrial isoform of creatine kinase (mtCK) and a mitochondrial inner membrane biomimetic model was analysed using phospholipid monolayers at the air-buffer interface. New insight on the structural and morphological consequences both on protein and membrane was obtained. As visualised by Brewster angle microscopy, mtCK induces formation of specific protein cardiolipin complexes, leading to the segregation of cardiolipin molecules. MtCK binding occurs with partial insertion between lipids and results in an overall stabilisation of the membrane, as indicated by differential capacity measurements. A reorientation of protein -helical structures was also observed by polarisation modulation infrared reflexion-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). Formation of mtCK cardiolipin complexes was found to be highly dependable of acyl chain unsaturation. This is of physiological relevance as one of the main characteristics of cardiolipin in muscle mitochondria is the high percentage of linoleic acid (C18:2). MtCK-induced segregation may contribute to membrane organisation by modulating cardiolipin distribution, and consequently membrane binding of other molecules such as cytochrome c or Bcl-2 family proteins. Mitochondrial membranes are the site of numerous peroxydation processes. MtCK structure and localisation in the vicinity of the membrane make it a target for oxidative molecules produced during such processes. Among these molecules, 4-hydroxynonenal, induces enzyme inactivation, modifies its structure and induces accumulation of aggregates at membranes. MtCK binding to model membranes, liposomes or monolayers, is thus disturbed. All these complex perturbation were analysed and debated under a physiological point of view along this thesis workLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF