Des protéines essentielles au métabolisme du fer
Selon une étude allemande financée par l'UE, le fer est essentiel à la survie cellulaire; toutefois, un excès de fer peut être dangereux et contrarier le fonctionnement des organes. Des scientifiques du Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM) à Heidelberg, ont découvert que les protéines de régulation du fer (IRP pour Iron regulatory protein) sont nécessaires à la survie des cellules car elles s'assurent du maintien de l'équilibre du fer. Elles sont notamment essentielles au bon fonctionnement des mitochondries, la centrale énergétique de la cellule. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Cell Metabolism. Le soutien de l'UE pour ces travaux proviennent du projet EUROIRON1 («Genetic control of the pathogenesis of diseases based on iron accumulation»), qui a reçu 2,8 millions d'euros au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie pour la santé» du sixième programme-cadre (6e PC). Les mitochondries approvisionnent les cellules en adénosine triphosphate (la molécule qui stocke l'énergie dont nous avons besoin), en hèmes (un élément de base de l'hémoglobine), et en clusters fer-soufre (ISC, de l'anglais «iron sulphur cluster»). L'équipe du LEBM a découvert que l'approvisionnement en fer des mitochondries et leur fonctionnement dépendait des IRP, qui sont des protéines cytosoliques de liaison à l'ARN (acide ribonucléique) qui contrôlent la traduction et la stabilité de l'ARNm (acide ribonucléique messager). Ainsi, les mitochondries ont besoin du fer pour fonctionner, mais elles le convertissent en différentes formes, telles qu'en hèmes et en ISC, pour assurer la survie de la cellule. Les scientifiques ont utilisé des modèles murins spécialement mis au point, et ont constaté que les souris dépourvues d'IRP1 et IRP2 dans leurs hépatocytes (cellules hépatiques réalisant plusieurs fonctions métaboliques essentielles) souffraient de carence en fer et de dysfonctionnement ai niveau des mitochondries, conduisant à une insuffisance hépatique et finalement à la mort. Le co-auteur de l'étude, le Dr Bruno Galy du LEBM s'explique: «Les souris dont les cellules du foie ne peut produire des IRP souffraient d'insuffisance hépatique quelques jours après leur naissance. Les mitochondries de ces cellules comportaient des défauts structurels et ne fonctionnaient pas correctement en raison d'une carence en fer.» Les scientifiques ont également découvert que lorsque les cellules ne peuvent pas produire des IRP, la quantité de fer entrant dans les cellules diminue considérablement et les systèmes qui stockent et exportent les surplus de fer sont perturbés. Suite à cette carence en fer, les mitochondries n'en reçoivent pas assez et ne fonctionnent pas comme il le faut, ce qui provoque une incapacité à produire suffisamment d'ISC et d'hèmes pour les autres éléments cellulaires. Dans leur article, les auteurs concluent que les résultats «dévoilent un rôle important des IRP dans la biologie cellulaire: assurer l'approvisionnement adéquat en fer des mitochondries pour garantir le bon fonctionnement de cet organite essentiel.» «Nous pensons que c'est un processus général par lequel la majorité des cellules contrôlent leur contenu en fer et assurent son apport au niveau des mitochondries», explique un membre de l'équipe du LEBM, Matthias Hentze. Ainsi, le processus de régulation de l'équilibre du fer pourrait être très important pour les cellules nécessitant de grandes quantités de fer dans leurs mitochondries, comme les précurseurs de globules rouges qui produisent les hèmes pour le transport de l'oxygène. Néanmoins, dans certains cas d'incapacité des mitochondries à utiliser le fer, la cellule réagit en activant les IRP. Cette réaction produit une surcharge ferrique nocive dans les mitochondries, ce qui pourrait expliquer le mécanisme de maladies où les cellules ne peuvent incorporer du fer dans l'hémoglobine telles que dans le cas de l'anémie sidéroblastique congénitale (où la moelle épinière ne peut fabriquer des globules rouges normaux). Le LEBM poursuit actuellement ses travaux dans cette voie de recherche.
Pays
Allemagne