La fontaine de Jouvence sent le soufre
Publié par Adrien le 08/12/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Gaz toxique, le sulfure d'hydrogène (H2S) est aussi une molécule de signalisation. Comprendre son mécanisme d'action requiert l'étude de la persulfidation des protéines, modification post-traductionnelle spécifique jusque-là difficilement traçable. Dans l'étude publiée dans Cell Metabolism, les chercheurs partagent une méthode chimio-sélective universelle de marquage qui a permis de faire la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) sur les effets protecteurs des persulfides en réponse au stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans le langage courant, on parle de stress...) oxydatif, et d'établir un lien prometteur entre persulfidation et vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant progressivement l'aptitude d'un objet, d'une information ou d'un organisme à...).


La méthode "Dimedone switch" pour le marquage des persulfides. La persulfidation (RSSH) décroit en function de l'âge tandis que l'hyperoxidation de la cystéine augmente. (NBF: nitrobenzofurazan)
© Milos (Milos ou Mélos (en grec moderne Μήλος, en grec ancien Μῆλος / Mễlos) est une île grecque de la mer Égée...) Filipovic

Gaz toxique et nauséabond, le sulfure (En chimie, un sulfure est un composé chimique ou la combinaison de soufre avec un degré d'oxydation de -2, avec un autre élément chimique ou un de ses radicaux. Certains composés covalents du soufre, tels le sulfure...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) a récemment accédé au rang ( Mathématiques En algèbre linéaire, le rang d'une famille de vecteurs est la dimension du sous-espace vectoriel engendré par cette famille. Le théorème du rang lie le rang et la dimension du noyau d'une application linéaire...) de gazotransmetteur. Produit de façon endogène par les cellules, le sulfure d'hydrogène agit comme molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus...) de signalisation redox associée à un panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs attitudes. Les personnes peuvent participer aux enquêtes par courrier, téléphone ou, de plus en plus...) d'effets physiologiques et pathologiques (cardiovasculaires, neuromodulateurs...) chez les mammifères. Le mécanisme sous-jacent proposé pour expliquer ses effets est la persulfidation (aussi connue sous le nom de S-sulfhydration), une modification oxydative spécifique des résidus cystéines qui module structure et fonction des protéines. Ce mécanisme aurait d'ailleurs évolué depuis l'émergence de la vie (La vie est le nom donné :) à l'époque où un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) riche en sulfure d'hydrogène prévalait sur notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...). En dépit du potentiel thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) du sulfure d'hydrogène, la persulfidation des protéines est restée jusque-là sous-étudiée en raison de son instabilité et de sa réactivité chimique similaire à celle d'autres modifications de la cystéine, faisant d'elle une modification très difficile à marquer sélectivement.

Dans cet article, les auteurs ont développé une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) chimio-sélective de bioconjugaison des persulfides, baptisée méthode "Dimedone-switch", permettant le marquage sélectif, rapide et robuste des persulfides. Ils ont valorisé la portée générale de cette méthode en l'adaptant à nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de techniques d'étude et d'analyse des protéines (détection sur gel, microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à...) à fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.), analyse protéomique...).

Par la mise en oeuvre inédite de la méthode "Dimedone-switch" sur des échantillons biologiques issus de divers organismes-modèles, ils ont parallèlement illustré la conservation de la persulfidation au cours de l'évolution et son contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) par le sulfure d'hydrogène généré au travers des voies biochimiques de transsulfuration et du catabolisme de la cystéine.

Outre la persulfidation, la cystéine est aussi une cible de modifications post-traductionnelles relatives au stress oxydatif. Les auteurs proposent un mécanisme général dans lequel les cellules soumises à ce type de stress produisent en réponse aux premières séquences de modifications oxydatives des vagues de persulfidation contrecarrant l'hyper-oxydation irréversible des cystéines, préservant de ce fait les fonctions des protéines et donc minimisant in fine les effets des dommages cellulaires.

Finalement, dans le but de faire la lumière sur l'intérêt biologique de cette protection naturelle des persulfides, les auteurs mettent en évidence une corrélation directe entre la capacité à produire des persulfides et la résistance au stress oxydatif, ainsi qu'une diminution de la persulfidation allant de pair avec la longévité (La longévité d'un être vivant est la durée de vie pour laquelle il est biologiquement programmé, dans des conditions idéales et en l'absence de...) chez le nématode Caenorhabditis elegans (utilisé communément en laboratoire comme modèle d'étude du vieillissement), la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses...), le rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre Rattus ou au moins de la famille des muridés. Mais certains...) et les cellules humaines. Ainsi, la persulfidation pourrait donc représenter une "parade anti-vieillissement".

Pour en savoir plus

Selective Persulfide Detection Reveals Evolutionarily Conserved Antiaging Effects of S-Sulfhydration.

Zivanovic J, Kouroussis E, Kohl JB, Adhikari B, Bursac B, Schott-Roux S, Petrovic D, Miljkovic JL, Thomas-Lopez D, Jung Y, Miler M, Mitchell S, Milosevic V, Gomes JE, Benhar M, Gonzales-Zorn B, Ivanovic-Burmazovic I, Torregrossa R, Mitchell JR, Whiteman M, Schwarz G, Snyder SH, Paul BD, Carroll KS, Filipovic MR.

Cell Metab. 2019 Nov 13. pii: S1550-4131(19)30562-5. doi: 10.1016/j.cmet.2019.10.007.
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