Comment fabriquer des protéines à la bonne vitesse

Publié par Isabelle le 02/09/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Grâce à une technique d'observation dynamique de la synthèse des protéines, des scientifiques de l'UNIGE ont décrypté les mécanismes génétiques régissant la vitesse de traduction de l'ARN messager.

Les condensats de Not5 (en haut, en vert) excluent un facteur d'accélération de la traduction de l'ARNm (visible en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...), au milieu). En bas, les images fusionnées: le jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...) indiquerait une co-localisation; lorsque les condensats sont verts, le facteur d'accélération de la traduction de l'ARNm est absent.
© UNIGE - Laboratoire Collart.

Chez tous les organismes eucaryotes, le matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) est stocké dans le noyau cellulaire sous forme d'ADN. Pour être utilisé, ce programme est d'abord transcrit en ARN messager dans le cytoplasme (Le cytoplasme désigne le contenu d'une cellule vivante. Plus exactement, il s'agit de la...) des cellules, puis traduit dans les ribosomes, de petites machines capables de décoder les ARN messagers pour synthétiser les protéines qui conviennent. Cependant, la vitesse (On distingue :) avec laquelle ce mécanisme se déroule n'est pas uniforme: elle doit s'adapter pour permettre à la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) d'adopter la bonne configuration. En effet, une dérégulation du rythme de production entraîne des défauts structurels. Les protéines, alors inutilisables, ne sont pas correctement repliées et s'agrègent, devenant toxiques pour la cellule.

En analysant la vitesse d'action des ribosomes dans des cellules de levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières...), une équipe de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE), en collaboration avec l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Hambourg, est parvenue à démontrer que le rythme de synthèse des protéines (La synthèse des protéines est l'acte par lequel une cellule assemble une chaîne...) est modulé par des facteurs de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) qui modifient à loisir la vitesse de traduction de l'ARN messager en protéines. Des résultats à découvrir dans la revue Cell Reports.

Les protéines sont des structures en 3D qui, pour agir, doivent s'imbriquer les unes dans les autres ou interagir avec des partenaires. En cas de défaut, les protéines s'agrègent, devenant toxiques pour les cellules et potentiellement pathologiques. Ce phénomène s'observe dans de nombreuses maladies neurodégénératives, comme la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) d'Alzheimer ou encore la sclérose latérale amyotrophique (La sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou maladie de Charcot est une neuropathie...). "Nous savions déjà que le rythme de fabrication des protéines se modifiait selon les besoins: parfois rapide, parfois très lent", explique Martine Collart, professeure au Département microbiologie (La microbiologie est une sous-discipline de la biologie basée sur l'étude des...) et médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) moléculaire de la Faculté de médecine de l'UNIGE, qui a dirigé ces travaux. "Par contre, nous ignorions encore comment ce mécanisme était contrôlé."

Profilage des ribosomes

Afin de comprendre ce processus, les scientifiques ont utilisé une technique très novatrice et encore peu connue: le profilage de ribosomes. "Cette méthodologie permet d'isoler la position des ribosomes à un moment donné dans la cellule", explique Olesya Panasenko, chercheuse dans le laboratoire de Martine Collart et responsable de la plateforme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) facultaire BioCode: RNA to Proteins utilisant cette technique. "Cela consiste à dégrader, à un moment précis, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) l'ARN qui n'est pas protégé par le ribosome, pour conserver uniquement la petite partie d'intérêt, puis de séquencer cet ARN afin de définir combien de ribosomes étaient à quelle position à ce moment-là. Répété dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), cela indique la vitesse à laquelle le mécanisme se déroule."

Les scientifiques ont ainsi observé la vitesse et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) de production des protéines dans des cellules de levure naturelle ainsi que dans des levures génétiquement modifiées, afin d'identifier d'éventuelles différences en fonction du code génétique (Le code génétique désigne le système de correspondance mis en jeu lors de la...). En effet, lors de la synthèse, de petits condensats formés d'ARN et de protéines apparaissent dans la cellule, avec pour fonction de ralentir le rythme de production du ribosome. "Or, la formation de ces condensats dépend de la présence ou non de facteurs de régulation, appelés Not, qui ont un rôle de décélérateur", détaille Martine Collart. "En leur absence, le mécanisme accélère aux mauvais endroits et le résultat donne des protéines agrégées."

Une vitesse régulée par le code génétique

Ainsi, les facteurs Not s'associent avec le ribosome à des moments précis pendant la synthèse des protéines, pour ralentir le ribosome en cours de traduction en condensant l'ARN et la protéine naissante. "On peut se demander si ce mécanisme de régulation est affecté lors de maladies neurodégénératives ou avec l'âge", s'interrogent les auteur-es. Il serait donc possible que des perturbations minimes, prises une à une, aient finalement un effet cumulatif important au fil du temps.

Publication:
Cette recherche est publiée dans Cell Reports - DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109633

Contacts:
- Martine Collart - Professeure ordinaire - Département de microbiologie et médecine moléculaire - Faculté de médecine UNIGE, martine.Collart at unige.ch
- Olesya Panasenko - Collaboratrice scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) - Responsable de la plateforme de recherche facultaire BioCode: RNA to Proteins
Département de microbiologie et médecine moléculaire - Faculté de médecine UNIGE, Olesya.Panasenko at unige.ch
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.202 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique