Influence of lipid composition on oxidative stress resistance of bio-mimetic membranes
Influence de la composition lipidique sur la résistance de membranes bio-mimétiques au stress oxydant
Résumé
Mitochondrion is both the place of cell energy production and the regulatory center of apoptosis. The efficiency of these functions depends on the oxidation level of inner mitochondrial membranes (IMM). The aim of this work is to decipher the influence of lipids on the membrane resistance to oxidative stress. Experiments are done on IMM-mimicking liposomes. Membrane oxidation is controlled by irradiation of the Ce6, a photosensitizer with high affinity for lipid bilayers. First we quantifiy the binding of Ce6 to membrane by fluorimetry. This measures are used to have a ratio Ce6/lipids equal between membrane compositions. Then we study, by phase contrast microscopy, the influence of the nature of lipid polar head and of the number, position and conformation of aliphatic chains insaturations on the oxidation-induced liposome permeabilization. This permeabilization is due to 2 phenomena : the formation of membrane defects and micrometric pore openings. These latter allow, for IMM-like membranes, a significant leak of liposome inner medium. The presence of cardiolipin, a mitochondrion-specific lipid, delays and decreases the induced permeability. The more insaturations lipids have and the closer to the polar head they have, the more efficient is the permeabilization. Raman spectroscopy allows us to follow chemical scenario of this phenomenon. In particular, membrane oxidation is possible only if the double bonds electron can be delocalized.
La mitochondrie est à la fois le lieu de la production d’énergie de la cellule et le centre régulateur de la mort cellulaire. L’efficacité de ces 2 fonctions est liée au niveau d’oxydation de la membrane mitochondriales interne (MMI). Le but de ce travail est de comprendre l’influence des lipides de la membrane sur sa résistance au stress oxydant. Les expériences sont menées sur des liposomes mimant la MMI. Leur oxydation est déclenchée par l’irradiation de la Ce6, une molécule photo-sensibilisatrice ayant une forte affinité pour les bicouches lipidiques. D’abord, l’association entre membranes et Ce6 est quantifiée par fluorimétrie. Ces mesures permettent de garder constant le ratio Ce6/lipides d’une composition membranaire à l’autre. Nous étudions ensuite, par microscopie à contraste de phase, l’influence de la nature des têtes des lipides et de la position, du nombre et de la conformation des insaturations des chaines lipidiques sur la perméabilisation du liposome déclenchée par son oxydation. Cette perméabilisation est due à deux phénomènes : la formation de défauts dans la bicouche et l’ouverture de pores micrométriques dans la membrane. Les seconds ne permettent une fuite significative que pour des membranes de composition proche des MMI. La présence du cardiolipide, spécifique aux mitochondries, retarde et réduit la perméabilité induite. La perméabilisation est d’autant plus efficace que les lipides comportent des insaturations et qu’elles sont proches de la tête polaire. La spectrométrie Raman donne en outre accès à la chimie du phénomène. Notamment, l’oxydation de la membrane n’est possible que si les électrons engagés dans la double liaison peuvent être délocalisés.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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