Une étude, dont les résultats intitulés «Developmental control of plant Rho GTPase nano-organization by the lipid phosphatidylserine» ont été publiés dans la revue Science, a permis de mettre en lumière le rôle particulier de certains lipides dans la transmission du signal à travers la membrane des cellules, apportant ainsi un éclairage sur les mécanismes qui assurent la communication entre les cellules et coordonnent des comportements cellulaires au cours de la croissance.

Rappelons tout d'abord que la membrane des cellules, appelée membrane plasmique, qui assure un rôle de «barrière physique qui isole l’intérieur de la cellule du milieu extérieur», est «également un centre de traitement et d’échange d’informations puisque c’est le lieu où les cellules perçoivent les conditions extérieures et communiquent avec leurs voisines» grâce à la transmission de signaux biochimiques.

Pour le traitement d’information à travers la membrane, un des mécanismes proposés «est que celle-ci fonctionne comme un convertisseur analogique-numérique, similaire à ceux utilisés en électronique». Autrement dit, «la membrane plasmique convertit un signal de type analogique (système continu, comprenant par exemple toutes les valeurs comprises entre 0 et 1) en un signal numérique (ou digital, représenté par un système binaire de suite de 0 et de 1 appelés 'bits')».

Concrètement, «la membrane est équipée de récepteurs enchâssés dans les lipides membranaires qui vont reconnaître les molécules à l’extérieur de la cellule», de sorte que «la perception de ces signaux induit le regroupement des récepteurs au sein de domaines de quelques dizaines de nanomètres, appelés nanodomaines membranaires».

Comme «seuls les récepteurs présents dans ces nanodomaines sont capables d’émettre un signal», chaque nanodomaine peut «être assimilé à une unité de signal (représentant une valeur de 'bit' de 1) alors que les récepteurs qui ne sont pas associé à ces structures ont une valeur de 0».

En fait, la quantité de nanodomaines est «proportionnelle aux signaux analogiques entrant», en l'occurrence la quantité de molécules reconnue à l’extérieur de la cellule. L’un des avantages de la conversion du signal analogique en numérique est qu’il est facile d’ajuster son gain, «c’est-à-dire de modifier la sensibilité du capteur».

L'étude ici présentée a eu pour objectif de découvrir «si les systèmes biologiques peuvent modifier le 'gain' de la membrane plasmique et ce par la capacité des récepteurs à former des nanodomaines». Pour cela, une plante à fleur, Arabidopsis thaliana, a été utilisée comme modèle et des techniques de microscopie de pointe dite de 'super-résolution', capable d’analyser la localisation des molécules sur des tissus intacts vivants et à l’échelle de quelques dizaines de nanomètres», ont été employées.

Il est ainsi apparu «qu’un lipide membranaire, appelé phosphatidylsérine, permet la formation des nanodomaines en réponse à des signaux hormonaux». De plus, il a été mis en évidence «que la quantité de phosphatidylsérine à la membrane plasmique varie à l’intérieur des tissus végétaux» et que «ces variations en phosphatidylsérine ont une incidence directe sur la formation des nanodomaines et donc leur capacité à répondre aux signaux extérieurs».

En fin de compte, «les membranes avec peu de phosphatidylsérine peuvent être considérées comme ayant un convertisseur analogique-numérique à faible gain» et, dans ce cas, il faut «une forte quantité d’hormone pour activer la formation des nanodomaines et donc la transmission d’un signal à l’intérieur de la cellule», tandis qu'à l’opposé «les cellules avec beaucoup de phosphatidylsérine vont facilement former des nanodomaines même en présence d’une quantité faible d’hormone».

Il en résulte globalement que la phosphatidylsérine agit «comme un gain digital permettant d’ajuster la sensibilité des cellules à certains signaux extérieurs». Alors que «cette étude montre que ce système est important pour le développement des plantes, comme par exemple leur réponse à la gravité ou la mise en place de la forme des cellules», il est possible «que ce système de 'gain biologique' soit utilisé dans bien d’autres organismes», car «la phosphatidylsérine est également impliquée dans la formation de nanodomaines chez les levures et chez l’homme».