lundi 7 octobre 2013

Le trafic vésiculaire récompensé au Nobel








Pour Agreg et CAPES
Thèmes : compartimentation cellulaire, communication hormonale et nerveuse, expression génétique

Le Prix Nobel de Médecine (et de Physiologie) a été attribué à deux américains (Rothman, Schekman) et un allemand (Südhof, mais ses travaux récompensés ont été faits aux USA) pour leurs travaux sur le trafic vésiculaire.

Les cellules eucaryotes sont des cellules compartimentées en de nombreux territoires exprimant des protéines spécifiques. Certaines cellules ont en plus une polarisation (cellules épithéliales, neurones...) où des protéines spécifiques sont présentes par exemple à la membrane plasmique sur un côté de la cellule et pas de l'autre. La sécrétion des protéines (telle que l'insuline par exemple) est aussi un problème d'adressage vers le "compartiment extérieur" de la cellule. Tout cela pose le problème de l'adressage des protéines depuis leur lieu de synthèse (ribosomes libres dans le cytoplasme ou dans les mitochondries/chloroplastes et ribosomes attachés au REG (reticulum endoplasmique granuleux)) jusqu'à leur localisation fonctionnelle. Ce problème peut être élargi à d'autres types de molécules (adressage des lipides, de petites molécules telles que certains neurotransmetteurs...)

Alors que des protéines peuvent être adressées individuellement (par exemple au noyau grâce à leur séquence NLS qui les adresse au noyau via les pores nucléaires), des protéines prennent des transports en commun et empruntent des vésicules qui naviguent de compartiment en compartiment. Comment les vésicules sont-elles générées avec les bonnes protéines incluses dedans, comment s'orientent-elles dans la cellule et comment fusionnent-elles avec les bonnes membranes cibles et de manière contrôlée ? Voilà les questions auxquelles ont permis de répondre les travaux récompensés par le Nobel cette année.

Dans les années 1970, Schekman étudie la levure et utilise ses capacités de criblage génétique pour identifier 23 gènes dont la mutation provoque des défauts de trafic vésiculaire (les mutants sec comme mutants de sécrétion). Ces gènes sont impliqués dans une ou plusieurs étapes du trafic du reticulum endoplasmique vers l'appareil de Golgi et de l'appareil de Golgi à la membrane plasmique ou aux lysosomes.

Dans les années 1980, Rothman met en évidence dans des cellules de mammifères les complexes protéiques (les protéines SNARE) qui permettent l'arrimage et la fusion des vésicules et les reconnaissances spécifiques qui évitent aux vésicules de faire "fausse route". Voir cette figure. Rothman retrouve certaines protéines caractérisés chez la levure par Schekman, ce qui montre la large conservation des mécanismes de trafic vésiculaire chez les Eucaryotes.

Südhof a mis en application les découvertes faites précédemment sur la synapse et montré comment la fusion des vésicules de neurotransmetteurs est couplée avec l'arrivée du potentiel d'action et l'entrée du calcium dans la terminaison axonale. Les molécules impliquées sont décrites dans le schéma ci-dessous :

 

La synaptobrévine est la cible de toxines qui causent le tétanos ou le botulisme. D'autres toxines botuliniques agissent sur SNAP25 et sur la syntaxine.

Un transport vésiculaire altéré est impliqué dans de nombreuses pathologies développementales, immunologiques et neuronales (maladies de Huntington, d'Alzheimer...) notamment. Voir par exemple : http://mcb.berkeley.edu/labs/schekman/pages/genetic%20diseases.html ou http://www.scivee.tv/node/10314 ou http://www.dailymotion.com/video/xbx3e5_patrick-pla-la-maladie-de-huntingto_tech


Voir également : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-le-prix-nobel-2013-de-medecine-32162.php

Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire