Les dysfonctionnements dans l'équilibre protéique d'une cellule peuvent contribuer de manière décisive au développement de maladies telles que le diabète ou le cancer. Les chercheurs ont maintenant découvert un mécanisme jusqu'alors inconnu qui contrôle l'activation de la réponse protéique non repliée UPR : une modification des lipides membranaires met le programme en marche.
Les cellules fonctionnent à chaud comme un moteur de voiture de course
Certaines cellules remplissent des fonctions très spécialisées et sont essentielles à la coordination de nombreux processus différents, par exemple elles régulent le taux de sucre dans le sang en produisant de l'insuline. Ils ne peuvent le faire qu'en se spécialisant dans la production de protéines à haute teneur. Ils le font par le biais de l'UPR, un programme qui régule la production de protéines des cellules. Le décryptage de ce mécanisme ouvre de toutes nouvelles voies de recherche pour la compréhension des maladies. La nouvelle étude a été publiée dans la revue Molecular Cell. Les cellules produisent constamment de nouvelles protéines et graisses membranaires afin de croître et de se diviser. Le corps humain contient également de nombreuses cellules hautement spécialisées qui sont de véritables champions de l'exportation. Les cellules plasmatiques, par exemple, produisent des anticorps contre les intrus tels que les bactéries et les virus. D'autres cellules pancréatiques produisent de l'insuline et sont essentielles à la régulation du sucre dans le sang.
Détecter et réparer les protéines défectueuses
Les cellules dites sécrétoires ne peuvent remplir ces fonctions que parce qu'elles régulent leur capacité à produire des protéines plusieurs fois plus que les autres cellules du corps. Une des tâches centrales de l'EPU est de reconnaître les protéines mal repliées qui ne peuvent pas remplir leurs tâches normales. Ces protéines mal repliées sont dangereuses, car, comme dans une réaction en chaîne, elles s'agglutinent avec d'autres protéines et perturbent ainsi les fonctions cellulaires. L'UPR permet d'arrêter cette réaction en chaîne en aidant à dissoudre les amas et à convertir les protéines mal repliées en leur forme correcte le plus rapidement possible. Ainsi, l'EPU contribue de manière décisive à la fonction des cellules sécrétoires et protège toutes les cellules du corps contre la surcharge de leur production de protéines. Les virus et les cellules cancéreuses utilisent l'UPR à leurs propres fins, pour se développer plus rapidement et pour prendre le système immunitaire par surprise. En outre, les cellules peuvent être surchargées et mourir par une activation permanente de l'EPU. Comme dans une voiture de course de grande race, qui est beaucoup plus rapide qu'un tracteur, les cellules dans lesquelles l'UPR est actif produisent des quantités de protéines beaucoup plus importantes, mais sont également plus sensibles que les cellules corporelles normales. En d'autres termes, lorsque le moteur de la voiture de course rend l'âme après 100 tours rapides parce qu'il chauffe, le tracteur continue à rouler tranquillement pendant de nombreux tours dans les champs, mais pas aussi vite que la voiture de course, en comparant le mécanisme. Mais on ne savait pas auparavant pourquoi une cellule à forte capacité de production est beaucoup plus sensible.
Les cellules à haut rendement sont les premières à être endommagées.
L'équipe du professeur Ernst a maintenant résolu ce mystère et décrit comment les graisses de la membrane UPR se sentent et y réagissent. En étroite collaboration avec des chercheurs de l'Université Goethe et de l'Institut Max Planck de biophysique de Francfort, l'équipe de chercheurs du département de biochimie médicale et de biologie moléculaire de l'Université de la Sarre a découvert un nouveau mécanisme qui conduit à l'activation de l'UPR et peut déclencher un stress permanent dans les cellules. Selon les chercheurs, l'UPR n'est pas seulement activée par des protéines mal pliées, mais aussi par une modification de la composition des lipides membranaires. Ainsi, les cellules sécrétoires courent le risque de surchauffer, tout comme le moteur d'une voiture de course. Les résultats peuvent contribuer à améliorer la compréhension des maladies. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à une nouvelle orientation de la recherche qui prend en compte le rôle actif des lipides membranaires. Ce n'est que ces dernières années que les preuves d'un rôle aussi inattendu des lipides membranaires ont été consolidées par les observations de divers groupes de travail du Japon, de la Grande-Bretagne et des États-Unis. Peter Walter, qui est considéré comme le découvreur de l'EPU, et David Ron, un pionnier dans le domaine de l'EPU humain, ont identifié la question du lien entre les lipides membranaires et l'EPU comme le mystère central non résolu qui est maintenant résolu. La réponse protéique dépliée régule cinq à dix pour-cent de tous les gènes chez l'homme afin d'optimiser la performance de production d'une cellule. Vous comprenez enfin pourquoi ce sont surtout les cellules à forte capacité de production qui sont les premières à subir des dommages lorsque les lipides de leur membrane se modifient. L'une des raisons pourrait être la nutrition, par exemple, qui se reflète dans la composition des lipides membranaires.