Un échafaudage solide pour nos cellules
Publié par Adrien le 29/01/2019 à 08:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE ont découvert le rôle fondamental de la protéine Not1, qui permet aux protéines de se retrouver et de s'assembler selon un rythme précis au bon endroit et au bon moment.[/b]


[i]Image de cellules humaines. L'expression de Not1 a été supprimée et les protéines "partenaires" ne s'assemblent pas (points rouges et verts distincts.) © Syam Prakash Somasekharan, Vancouver Cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de...) Institute.

Pour exécuter correctement la tâche pour laquelle elles ont été synthétisées, les protéines doivent d'abord s'assembler pour constituer des "machines" cellulaires efficaces. Mais comment font-elles pour reconnaître leurs partenaires au bon moment ? Des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) de Genève (UNIGE) décryptent le rôle fondamental de la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En...) Not1, conservée dans tous les organismes eucaryotes: en régulant l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des ribosomes - les "usines à protéines" de nos cellules - Not1 permet aux protéines devant travailler ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) d'être synthétisées au même endroit et au même moment. En identifiant (En informatique, on appelle identifiants (également appelé parfois en anglais login) les informations permettant à une personne de s'identifier auprès d'un système.) ce mécanisme inconnu jusqu'ici, les scientifiques genevois permettent de mieux comprendre l'un des éléments les plus fondamentaux de la machinerie cellulaire, qui, s'il dysfonctionne, pourrait être à l'origine de nombreuses pathologies. Des résultats à découvrir dans la revue Nature Structural & Molecular Biology.

Dans les cellules humaines, comme chez tous les organismes eucaryotes, le matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) se trouve dans le noyau sous forme d'ADN. Pour effectuer le programme génétique contenu dans l'ADN, celui-ci est d'abord transcrit en ARN, qui à son tour traduit ce programme en protéines grâce aux ribosomes, des petites machines qui produisent les protéines en décodant l'ARN.

Une fois synthétisées, les protéines arrivent dans le cytoplasme, la partie de la cellule située entre le noyau et la membrane, là où se déroule l'essentiel de l'activité cellulaire. Cependant, pour fonctionner correctement, les protéines doivent s'assembler pour former des "machines" cellulaires et exécuter les tâches pour lesquelles elles ont été produites. "Or, le cytoplasme est encombré de quantités de protéines, RNAs et organelles", souligne Martine Collart, professeure à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et cherchant à...) de l'UNIGE, qui a dirigé ces travaux. "Imaginons un concert géant auquel doit participer un groupe de musiciens. La salle, bondée de spectateurs, comporte des dizaines de portes. Comment les musiciens, au milieu de cette foule immense, vont-ils tous se retrouver à temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) pour se produire ? C'est un peu ce qui se passe à chaque instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être...) dans le cytoplasme: les protéines appartenant à un même complexe cellulaire doivent se trouver et s'assembler pour fonctionner correctement."

Not1, protéine multifonction de l'échafaudage cellulaire

Mais comment les protéines se retrouvent-elles ? C'est là qu'intervient Not1, une très grosse protéine qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à mastiquer.) le rôle d'échafaudage et de balise pour permettre l'assemblage des protéines selon le programme génétique qu'elles doivent exécuter. Les chercheurs genevois sont parvenus à démontrer que l'ARN messager s'associe à Not1 avant même la fabrication des protéines. Ainsi, lorsque l'ARN commence à être lu, les protéines sont synthétisées côte à côte. Fabriquées à proximité, elles n'ont plus de difficultés à s'assembler, "comme si tous nos musiciens étaient entrés par la même porte !", s'enthousiasme Martine Collart.

Pour confirmer leur hypothèse, les chercheurs ont étudié une machinerie cellulaire, le protéasome, dont la fonction est de dégrader les protéines mal formées, inutiles ou obsolètes. Un mécanisme important qui, lorsqu'il est perturbé, peut causer différentes maladies, dont de nombreuses maladies neuro-dégénératives, caractérisées justement par un surplus de protéines agrégées qui n'ont pas été dégradées. En empêchant l'expression de Not1, les scientifiques ont observé que les protéines du protéasome n'étaient plus en mesure de s'assembler pour accomplir leur tâche.

Not1 a été identifiée par la professeure Collart en 1990 déjà. "J'ai passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée...) près de 30 ans à comprendre son rôle exact, et surtout à démontrer pourquoi Not1 est un élément absolument essentiel au bon fonctionnement cellulaire et conservé dans tous les organismes eucaryotes, de la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la...) aux êtres humains. Mais pour apporter la preuve de ce que j'avançais, il a fallu attendre le développement d'une nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :), décrite pour la première fois il y a seulement neuf ans, qui permet d'étudier "en direct" la traduction des ARN messagers en protéines."

Tout est affaire de rythme

Cette technologie - appelée "profil de ribosome" - permet d'observer la progression de la synthèse protéique par le ribosome. Les chercheurs ont rapidement constaté que, loin de travailler à une vitesse (On distingue :) constante, le ribosome fait souvent des pauses plus ou moins longues avant de redémarrer. Lors d'une pause, les portions de protéines déjà synthétisées commencent sans tarder à s'associer à leurs "partenaires". Ces interruptions ne semblent donc ne rien devoir au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.), mais au contraire permettent aux protéines de s'assembler rapidement et de manière ordonnée en limitant le risque d'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce phénomène...). Not1 permettrait donc non seulement aux protéines de s'assembler, mais régulerait aussi le rythme de travail des ribosomes.

En mettant au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) un mécanisme cellulaire aussi fondamental, ces travaux montrent qu'un mauvais fonctionnement de Not1 pourrait être une clé intéressante pour la compréhension de bon nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de pathologies. "Afin d'affiner nos analyses, nous avons effectué en parallèle des profils de ribosome sur des cellules cancéreuses humaines et sur des cellules saines et nous avons observé d'importantes différences de rythme. Mais comment ce rythme est-il contrôlé ? Serait-il possible d'intervenir ? Ce sont quelques-unes des nombreuses questions auxquelles nous devons encore répondre", conclut Martine Collart.
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