Thermogenèse, UCP1, Mutagenèse, Respiration, Mitochondrie, Simulation, Dynamique moléculaire, S cerevisiae

La protéine découplante UCP1 est localisée dans la membrane interne des mitochondries de tissu adipeux brun. Son activité génère un important passage de protons de l'espace intermembranaire vers la matrice mitochondriale. Cela entraîne un découplage entre la chaîne respiratoire et l'ATP synthase, conduisant à un emballement du métabolisme oxydatif. On observe donc une surconsommation des substrats (glucides and lipides) ainsi qu'une production de chaleur. UCP1 est activée par les acides gras à chaîne longue et les nucléotides puriques, mais le mécanisme de régulation est encore inconnu. Les connaissances structurales de la protéine sont essentiellement basées sur la structure du transporteur ADP/ATP, mais l'action et la régulation de ce dernier sont assez différentes d'UCP1. Pour étudier le mécanisme d'inhibition par les nucléotides, nous avons combiné la dynamique moléculaire sur des modèles par homologie avec une mutagenèse et des mesures de bioénergétique sur levures. Notre approche a révélé la présence d'un pont salin, obstruant partiellement l'accès à la cavité de la protéine, et dont l'existence est limitée à la sous-famille des UCP. La dynamique moléculaire du GDP dans la cavité d'UCP1 a aussi mis en évidence le rôle de plusieurs résidus, situés dans le site commun des substrats et dont la mutation conduit à une perte totale de sensibilité aux nucléotides. Des comparaisons entre le transporteur ADP/ATP et UCP1 ont permis de proposer différentes explications aux actions opposées des deux protéines vis-à-vis des nucléotides (transport contre inhibition). Ensemble, ces données renforcent le modèle d'une stabilisation d'UCP1 par les nucléotides, tandis que les acides gras contribuent à la déstabilisation de la protéine. Nous avons également démontré la suractivation de ces mutants, même en présence de forte concentration d'inhibiteur et les conséquences sur la dépense énergétique par la cellule avec un ralentissement de la croissance. Ce travail est une première étape encourageante pour l'utilisation d'une protéine suractive et dérégulée dans l'augmentation de la dépense énergétique chez des patients obèses ou diabétiques.