Une étude de l’Université de Fribourg lève une partie du voile sur la façon dont nos cellules emmagasinent la graisse. Ces résultats constituent un pas important vers une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent l’obésité, un des grands problèmes actuels de santé publique.

La graisse joue un rôle essentiel dans notre organisme. Elle est utilisée par nos cellules pour mettre de l’énergie en réserve, sous forme d’acides gras, utilisables au moment voulu. L’organisme emmagasine la graisse de deux façons: soit dans des tissus entièrement dédié à ce rôle, les tissus adipeux, soit à l’intérieur des autres types de cellules, dans des petites vacuoles remplies d’acide gras appelées «gouttelettes lipidiques».

Si ces réserves sont essentielles à notre survie, l’excès de stockage de gras dans les cellules peut conduire à l’obésité, qui est liée à toutes sortes de problème de santé, comme les maladies cardio-vasculaires et le diabète. De nombreux détails de mécanismes cellulaires et moléculaires de la gestion des réserves de graisse restent encore mystérieux, et leur étude est un domaine de recherche très actif.

Le Professeur Stefano Vanni et son équipe, du Département de biologie de l’Université de Fribourg, se sont penchés sur la façon dont les gouttelettes de lipide commencent à se former dans les cellules. En particulier, leurs efforts se sont concentrés sur une protéine, nommée séipine, impliquée dans le processus, qui est à la base d’une forme très grave de maladie liée au métabolisme du gras, la lipodystrophie congénitale. Dans deux publication récentes, l’équipe a démontré comment cette protéine s’y prenait pour initier la formation d’une gouttelette lipidique, et comment les acides gras qui composent les membranes cellulaires jouent un rôle dans ce processus. 

Des cellules, de la levure et des ordinateurs
Les chercheurs ont décrit pour la première fois ce processus dans tous ses détails moléculaires. Ils ont combiné pour cela trois approches: des expériences sur des cellules humaines, des expériences sur de la levure modifiée génétiquement pour étudier le comportement de la protéine séipine, et des simulations détaillées par ordinateur. Cette dernière approche est la spécialité de Stefano Vanni: de gigantesques simulations molécule par molécule des processus complexes de la vie au niveau des cellules. Ces simulations permettent une compréhension détaillée et mécanique des processus moléculaires, au-delà de ce qui est accessibles par les expériences de laboratoire.

Des millions pour la recherche sur le gras
Pour son travail pionnier dans le domaine, le professeur a d’ailleurs obtenu deux financements importants: d’une part une bourse Eccellenza du Fonds National Suisse, d’autre part une bourse du Conseil Européen de la Recherche – au total plus de quatre millions de francs pour son groupe de recherche.

«Mieux comprendre la formation des gouttelettes lipidiques dans les cellules et le rôle de la séipine est une étape importante dans le contexte de la gestion du surpoids et de l’obésité, explique le Professeur Vanni. Bien sûr, on ne pourra pas simplement interférer avec le travail de cette protéine, car la formation des gouttelettes comme réserves d’énergie est essentielle à l’organisme. Sans elle, les acides gras s’accumulent dans la cellule et finissent par la tuer. Mais une compréhension plus fine au niveau moléculaire ouvre des possibilités pour favoriser ou ralentir certains mécanismes, et donner de nouveaux outils dans la gestion des problèmes liés à l’obésité.»

Comment nos cellules stockent-elles la graisse ?

Une étude de l’Université de Fribourg lève une partie du voile sur la façon dont nos cellules emmagasinent la graisse. Ces résultats constituent un pas important vers une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent l’obésité, un des grands problèmes actuels de santé publique.

La graisse joue un rôle essentiel dans notre organisme. Elle est utilisée par nos cellules pour mettre de l’énergie en réserve, sous forme d’acides gras, utilisables au moment voulu. L’organisme emmagasine la graisse de deux façons: soit dans des tissus entièrement dédié à ce rôle, les tissus adipeux, soit à l’intérieur des autres types de cellules, dans des petites vacuoles remplies d’acide gras appelées «gouttelettes lipidiques».

Si ces réserves sont essentielles à notre survie, l’excès de stockage de gras dans les cellules peut conduire à l’obésité, qui est liée à toutes sortes de problème de santé, comme les maladies cardio-vasculaires et le diabète. De nombreux détails de mécanismes cellulaires et moléculaires de la gestion des réserves de graisse restent encore mystérieux, et leur étude est un domaine de recherche très actif.

Le Professeur Stefano Vanni et son équipe, du Département de biologie de l’Université de Fribourg, se sont penchés sur la façon dont les gouttelettes de lipide commencent à se former dans les cellules. En particulier, leurs efforts se sont concentrés sur une protéine, nommée séipine, impliquée dans le processus, qui est à la base d’une forme très grave de maladie liée au métabolisme du gras, la lipodystrophie congénitale. Dans deux publication récentes, l’équipe a démontré comment cette protéine s’y prenait pour initier la formation d’une gouttelette lipidique, et comment les acides gras qui composent les membranes cellulaires jouent un rôle dans ce processus. 

Des cellules, de la levure et des ordinateurs

Les chercheurs ont décrit pour la première fois ce processus dans tous ses détails moléculaires. Ils ont combiné pour cela trois approches: des expériences sur des cellules humaines, des expériences sur de la levure modifiée génétiquement pour étudier le comportement de la protéine séipine, et des simulations détaillées par ordinateur. Cette dernière approche est la spécialité de Stefano Vanni: de gigantesques simulations molécule par molécule des processus complexes de la vie au niveau des cellules. Ces simulations permettent une compréhension détaillée et mécanique des processus moléculaires, au-delà de ce qui est accessibles par les expériences de laboratoire.

Des millions pour la recherche sur le gras

Pour son travail pionnier dans le domaine, le professeur a d’ailleurs obtenu deux financements importants: d’une part une bourse Eccellenza du Fonds National Suisse, d’autre part une bourse du Conseil Européen de la Recherche – au total plus de quatre millions de francs pour son groupe de recherche.

«Mieux comprendre la formation des gouttelettes lipidiques dans les cellules et le rôle de la séipine est une étape importante dans le contexte de la gestion du surpoids et de l’obésité, explique le Professeur Vanni. Bien sûr, on ne pourra pas simplement interférer avec le travail de cette protéine, car la formation des gouttelettes comme réserves d’énergie est essentielle à l’organisme. Sans elle, les acides gras s’accumulent dans la cellule et finissent par la tuer. Mais une compréhension plus fine au niveau moléculaire ouvre des possibilités pour favoriser ou ralentir certains mécanismes, et donner de nouveaux outils dans la gestion des problèmes liés à l’obésité.»
 

Références

Les résultats ont été publiés dans les revues eLife et PNAS le 1^er février et 5 mars 2021 respectivement.

Valeria Zoni, Rasha Khaddaj, Ivan Lukmantara, Wataru Shinoda, Hongyuan Yang, Roger Schneiter, Stefano Vanni. Seipin accumulates and traps diacylglycerols and triglycerides in its ring-like structure. 2021. Proceedings of the National Academy of Sciences, Mars 2021, 118 (10) DOI: 10.1073/pnas.2017205118

Valeria Zoni, Rasha Khaddaj, Pablo Campomanes, Abdou Rachid Thiam, Roger Schneiter, Stefano Vanni. Pre-existing bilayer stresses modulate triglyceride accumulation in the ER versus lipid. 2021. eLife 2021;10:e62886 DOI: 10.7554/eLife.62886

Projets de recherche

«Intracellular lipid droplets: using computer simulations to link biophysics with cell biology», bourse de Professeur du Fonds National Suisse, 2017-2022, CHF 2.4 mio

«The Molecular Dynamics of Membrane Contact Sites», bourse du Conseil Européen de la Recherche (ERC), 2019-2024, € 1.5 mio (CHF 1.65 mio)