La température et le cholestérol façonnent la membrane des globules gras du lait

French. La membrane biologique qui entoure les globules gras du lait est un assemblage complexe de lipides et de protéines peu connu malgré son implication dans des propriétés techno-fonctionnelles et dans les mécanismes de digestion des lipides. Nous y avons révélé la présence de domaines lipidiques riches en sphingomyéline, lipide saturé généralement ordonné, dispersés dans une phase fluide désordonnée. Grâce à la haute résolution de la microscopie à force atomique, nous avons montré que cette hétérogénéité structurale s’accompagne d’une hétérogénéité mécanique des membranes, qui est modulée par la température et la présence de cholestérol. Pour les températures supérieures à 35°C, les bicouches de lipides polaires laitiers sont uniformes. En dessous de 35°C, nous avons observé la formation de domaines de plusieurs μm2 qui dépassent d’environ 0,9 nm au-dessus de la phase fluide. Ces domaines présentent une résistance à la rupture élevée par rapport à la phase fluide et induisent donc une hétérogénéité mécanique dans la membrane. Nous avons également montré que le cholestérol, par son effet condensateur et son rôle fluidifiant, disperse ces domaines, diminue leur taille et augmente leur nombre, abolissant ainsi progressivement l’hétérogénéité structurale et mécanique des membranes. L’ensemble de ces travaux nous a permis de proposer un nouveau modèle d’organisation de la membrane des globules gras, et ouvre la voie à la fabrication de globules gras biomimétiques.

English. The biological membrane enveloping the milk fat globule is a complex assembly of lipids and proteins, barely known in spite of its impacts in the techno-functional properties of dairy foodstuff or in the digestion mechanisms of milk lipids. We have revealed the presence of lipid domains, rich in sphingomyelin as a lipid with high transition temperature and generally ordered, dispersed in a fluid and disordered phase. Thanks to the nanoscale resolution of atomic force microscopy, we have shown that this lateral heterogeneity of the milk fat globule membrane is coupled with heterogeneous mechanical resistance of the membranes and depends on temperature or the presence of cholesterol. For temperatures higher than 35°C, the bilayers of milk polar lipids are uniform. Below that temperature, we have observed the formation of μm2-scale domains that protrude above the fluid phase by about 0.9 nm. These domains exhibit a higher resistance to rupture than that of the fluid phase and thereby account for the mechanical heterogeneity of the membrane. Through its fluidizing and condensing effects, the cholesterol disperses the domains, making them smaller and more numerous, and gradually abolishes the structural and mechanical heterogeneity of the membranes. This research supported the proposition of an updated model for the organization of the milk fat globule membrane and opens perspectives for the design of biomimetic fat globules.