Un simple processus remet les protéines à leur place
Des scientifiques de l'UE ont révélé une astuce simple qui garantit que les protéines soient correctement réparties au sein des cellules. Par ailleurs, l'équipe a démontré la façon dont ses découvertes pourraient mener au développement de nouveaux traitements du cancer. La recherche, publié dans deux articles dans les revues Cell et Nature, a reçu un soutien de l'UE au titre d'une subvention Marie Curie. En l'absence d'un système permettant de contrôler leur distribution, les protéines seraient enclines à se disperser partout dans la cellule. Comment les cellules s'assurent-elles donc que les protéines aillent là où elles sont nécessaires? Une équipe de chercheurs conduite par Herbert Waldmann et Philippe Bastiaens de l'institut Max Planck de physique moléculaire (MPI), en Allemagne, a utilisé des techniques de microscopie de pointe pour tracer le transport de protéines dans des cellules vivantes en temps réel. Les chercheurs ont orienté leurs efforts sur les protéines qui doivent atteindre la membrane externe de la cellule. Ils ont doté ces protéines d'un acide gras par un processus appelé «palmitoylation»; l'acide gras agit comme une d'étiquette d'adresse. L'étude explique que la palmitoylation se produit dans une partie de la cellule appelée appareil de Golgi. Les protéines palmitoylées sont transportées vers la membrane cellulaire à la surface de minuscules vésicules prélevées sur l'appareil de Golgi. Cependant, l'intérieur de la cellule est rempli de différentes sortes de membranes, et parfois les protéines palmitoylées n'atteignent pas leur destination mais au contraire se lient aux mauvaises membranes. Lorsque cela se produit, des enzymes spéciales éliminent l'acide gras de la protéine (un processus appelé «dépalmitoylation»), libérant ainsi la protéine qui se déplace librement à travers la cellule. La protéine finira par se lier à l'appareil de Golgi et le processus recommence. Cela mène à se demander comment l'appareil de Golgi reconnaît la protéine qui doit atteindre la membrane cellulaire. La réponse est extrêmement simple. À un niveau fondamental, les protéines sont composées de chaînes d'éléments structuraux que l'on appelle acides aminés. Si une protéine dispose de cystéine sur sa surface, on lui donne une nouvelle étiquette en tant qu'acides gras. «Ces découvertes marquent un tournant important; en effet, elles vont changer la façon dont la recherche en biologie cellulaire est conduite», expliquait le professeur Bastiaens. «C'est seulement lorsque les scientifiques comprennent les principes à l'origine de la vie que nous pouvons réellement la comprendre. Se concentrer sur les diverses voies de signalisation au sein de la cellule n'aide pas vraiment.» En outre, l'équipe a déjà montré comment ces résultats pouvaient être appliqués à la recherche pour de nouveaux traitements du cancer. La molécule de signalisation Ras est une protéine palmitoylée qui, lorsqu'elle mute, peut provoquer le cancer. Ras ne fonctionne que lorsqu'elle est enfouie dans la membrane cellulaire. Désactiver complètement Ras peut provoquer la mort des cellules saines, aussi les chercheurs ont-ils adopté une approche différente. Comme mentionné ci-dessus, les protéines palmitoylées (dont Ras) s'attachent parfois aux mauvaises membranes. Si Ras se lie à la mauvaise membrane, une enzyme appelée APT1 (protéine acylée de thioestérase 1) isole le marqueur lipidique et libère Ras, lui permettant ainsi de revenir dans le système de transport. Les chercheurs ont créé une molécule inhibitrice appelée palmostatine B qui bloque l'action d'APT1. Cela signifie que lorsque Ras se retrouve sur la mauvaise membrane, il y reste bloqué. Au fil du temps, les molécules sont distribuées de manière aléatoire dans les différentes membranes de la cellule. Ras n'est dangereuse que lorsqu'elle elle est liée à la membrane extérieure de la cellule, aussi la redistribution des protéines de cette façon réduit la signalisation de Ras et provoque le rétablissement en cellules saines des cellules cancéreuses. «Il s'agit d'une toute nouvelle approche, et elle va totalement à l'encontre du bon sens. C'est la raison pour laquelle elle n'a jamais fait l'objet de plus d'attention dans des recherches pharmaceutiques», expliquait le professeur Waldmann. «Voici ce que nous avons fait: au lieu d'inhiber le transport à partir de l'appareil de Golgi, nous avons encouragé la distribution aléatoire au sein de la cellule.»
Pays
Allemagne