Un nouveau mécanisme pour contrôler la localisation des protéines dans les cellules eucaryotes

Publié par Redbran le 10/03/2020 à 14:00
Source: CEA IRIG
Cette étude menée par des chercheurs de l'lnstitut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (lRlG) apporte un nouvel éclairage sur le contrôle de la biogenèse du chloroplaste et ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes qui régulent son fonctionnement.


Localisation différentielle de la même protéine chloroplastique selon sa capacité à lier son partenaire cytosolique (calmoduline).
Rouge: autofluorescence de la chlorophylle présente dans les chloroplastes.
Vert: fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière...) de la GFP (Green Fluorescence Protein) fusionnée à la protéine plastidiale analysée.
À gauche, la protéine est localisée dans le cytosol où elle fluoresce en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur,...). Les chloroplastes apparaissent en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.).
À droite, la fluorescence orange indique que la protéine est adressée dans le chloroplaste où le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) des fluorescences rouge de la chlorophylle et verte de la protéine se confondent.

Les cellules eucaryotes contiennent de nombreux compartiments et cette compartimentation participe activement au contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des processus biologiques. L'un des compartiments essentiels de la cellule végétale est le chloroplaste, siège, entre autres fonctions, de la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et à...). Pour réaliser cette compartimentation, la cellule a mis en place des mécanismes précis qui permettent d'adresser spécifiquement une protéine codée par un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut également définir un...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) dans un compartiment cellulaire ciblé. Il arrive pourtant que la fonction catalysée par une protéine soit requise dans plusieurs compartiments cellulaires. Dans ce cas, la cellule produit généralement des isoformes de cette protéine, isoformes qui peuvent être adressées à des compartiments cellulaires distincts. Un nouveau mécanisme vient d'être mis à 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...), qui permet à une protéine unique d'être adressée à plusieurs compartiments.

Dans les cellules de plantes, il est admis que la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de l'adressage des protéines au chloroplaste est essentielle au contrôle des grandes fonctions de cet organite (photosynthèse, synthèse de vitamines, de sucres, de lipides, d'acides aminés...). Lorsque les conditions environnementales fluctuent (lumière, température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...), hygrométrie...), les cellules végétales adaptent la composition protéique du chloroplaste afin d'optimiser son fonctionnement. Des chercheurs de notre institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) ont montré que la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du contenu protéique du chloroplaste ne résulte pas seulement de variations en abondance de chaque protéine plastidiale, mais aussi du contrôle de la localisation de certaines protéines au sein de la cellule. Certaines protéines du chloroplaste peuvent en effet être piégées dans un autre compartiment cellulaire (le cytosol) par le biais d'une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec une protéine partenaire (une calmoduline). L'abondance de la calmoduline régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.), de ce fait, la capacité des protéines plastidiales concernées à rejoindre, ou pas, le chloroplaste.

Cette étude apporte un nouvel éclairage sur le contrôle de la biogenèse du chloroplaste, et ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes qui régulent son fonctionnement. Plus généralement, ces travaux posent la question de l'utilisation, par la cellule végétale, de ce processus pour contrôler la composition d'autres compartiments cellulaires, voire de la présence de ce mécanisme chez d'autres règnes pour orchestrer l'adressage protéique à d'autres compartiments cellulaires puisque les calmodulines sont des protéines conservées chez tous les eucaryotes.

Note:
Compartiments cellulaires: noyau, cytosol, mitochondrie (Une mitochondrie (du grec mitos, fil et chondros, grain) est un organite à l'intérieur d'une cellule eucaryote, dont la taille est de l'ordre du micromètre. Son rôle physiologique est...), chloroplaste, vacuole, membrane plasmique, appareil de Golgi, réticulum endoplasmique...

Le plaste est un organite présent dans les cellules des eucaryotes chlorophylliens (algues et plantes). Selon la cellule, ils peuvent se spécialiser pour accomplir certaines fonctions: les chloroplastes sont le siège de la photosynthèse, les amyloplastes sont spécialisés dans le stockage d'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de réserve...), les chromoplastes donnent leurs couleurs aux fruits.


Références:
Moyet L, Salvi D, Bouchnak I, Miras S, Perrot L, Seigneurin-Berny D, Kuntz Marcel and Rolland N.
Calmodulin is involved in the dual subcellular location of two chloroplast proteins.
Journal of Biological Chemistry, 2019
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