MAP6, une protéine neuronale dans la lumière des microtubules

Publié par Isabelle le 08/04/2020 à 14:00
Source: CEA IRIG

Des chercheurs de l'lnstitut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (lRlG) et de l'Institut des Neurosciences de Grenoble ont découvert que MAP6, une protéine neuronale découverte pour sa capacité à stabiliser les microtubules, se localise dans 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...) des microtubules. Une découverte pionnière qui ouvre un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) nouveau champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'investigation pour comprendre cette face cachée des microtubules.

Les microtubules sont des bio-polymères, minuscules tubes creux présents à l'intérieur des cellules. Ils forment un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) dense appelé cytosquelette, littéralement "squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un avantage sélectif conséquent...) de la cellule". Ils déterminent la forme des cellules et participent à des événements essentiels comme la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction...) et la mobilité cellulaires. Les microtubules sont abondants dans les neurones: ils sont nécessaires au maintien des prolongements de ces cellules, les axones et dendrites qui assurent la transmission de l'influx nerveux dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et...). Par ailleurs, les microtubules sont des structures dynamiques: ils sont capables de s'allonger et de raccourcir. Ce remodelage des microtubules permet de moduler l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des cellules.

Dans les neurones, les microtubules dynamiques co-existent avec des microtubules ultra-stables, ces derniers garantissant le maintien des prolongements neuronaux à la base du câblage du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière,...). Cette stabilité des microtubules est assurée par des protéines spécialisées qui se lient aux microtubules et qu'on appelle des MAP (pour Protéines associées aux microtubules). Élucider les mécanismes d'action de ces MAP constituent donc un enjeu majeur dans la compréhension du comportement des microtubules, et plus particulièrement dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent....) du neurone (Un neurone, ou cellule nerveuse, est une cellule excitable constituant l'unité fonctionnelle de base du système nerveux. Le terme de « neurone » fut introduit dans le vocabulaire médical en 1881...).


La protéine neuronale MAP6 est présente à l'intérieur des microtubules (cryo-microscopie électronique) et induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).) leur croissance en hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) (microscopie 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.) par réflexion totale interne (En optique géométrique, un rayon lumineux traversant une séparation entre deux milieux d'indices optiques différents peut subir une réflexion et une réfraction. Lorsqu'il n'y a pas de rayon réfracté, on dit qu'il subit une...), TIRF).
© Christophe Bosc, Camille Cuveillier et Julie Delaroche.

Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) des Neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des...) de Grenoble et de notre institut s'intéressent à MAP6, une protéine neuronale découverte pour sa capacité à stabiliser les microtubules. Des 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...) déficientes en MAP6 souffrent de troubles sévères proches de ceux observés chez les patients atteints de schizophrénie (Le terme de schizophrénie regroupe de manière générique un ensemble d'affections psychiatriques présentant un noyau commun, mais dites différentes quant à leur présentation et leur...), ce qui est dû, au moins en partie, à une altération de la stabilité des microtubules. Dans ce contexte, les chercheurs ont identifié de nouvelles propriétés de MAP6. Ils ont découvert que cette protéine se localise dans la lumière des microtubules, identifiant (En informatique, on appelle identifiants (également appelé parfois en anglais login) les informations permettant à une personne de...) ainsi le premier composant localisé à l'intérieur des microtubules neuronaux. Cette localisation de MAP6 induit la croissance des microtubules sous forme d'hélice, une structure très particulière jamais observée auparavant.

Les microtubules en hélices générés par MAP6 ont une largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures d'un rectangle, l'autre...) équivalente à celle des axones ; ils pourraient donc définir le diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...) des axones et/ou conférer aux axones une résistance physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) face aux forces de compression qu'ils rencontrent dans les tissus du cerveau au cours de leur croissance.

Cette découverte pionnière de la première protéine présente dans la lumière des microtubules neuronaux ouvre un tout nouveau champ d'investigation pour comprendre cette face cachée des microtubules. Explorer la vie (La vie est le nom donné :) intérieure des microtubules neuronaux, jusqu'à ce 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...) inconnue, devrait révéler de nouvelles fonctions de ces bio-polymères.

Références:
Cuveillier C, Delaroche J, Seggio M, Gory-Fauré S, Bosc C, Denarier E, Bacia M, Schoehn G, Mohrbach H, Kulić I, Andrieux A, Arnal I and Delphin C. MAP6 is an intraluminal protein that induces neuronal microtubules to coil. Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...) Advances, 2020
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