Découverte de protéines essentielles à l’équilibre cellulaire et de leur impact sur les maladies métaboliques.
Publié le 9.3.2025 à 10h29 – Par Daniel Foster – Temps de lecture 6 mn
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Une étude de l’Institut Weizmann des sciences a identifié des molécules clés dans la régulation interne des cellules et leur lien avec des troubles qui affectent les processus biochimiques du corps. Par Institut Weizmann des sciences*
*Ce contenu a été produit par des experts de l’Institut Weizmann des sciences, l’un des principaux centres mondiaux de recherche fondamentale multidisciplinaire dans le domaine des sciences naturelles et exactes, situé dans la ville de Rehovot, en Israël.
Un principe de base de l’entreprise est qu’aucun travailleur n’est irremplaçable ; C’est également vrai pour la plupart des protéines, les usines cellulaires de notre corps. Si nous retirons une protéine (c’est-à-dire que nous la retirons définitivement de notre génome par génie génétique), la cellule est susceptible d’initier un mécanisme compensatoire pour la remplacer par d’autres protéines.
Ce mécanisme est vital à l’existence de la vie, mais il rend les choses extrêmement difficiles pour les chercheurs qui tentent de comprendre le rôle de chaque protéine. Que se passerait-il alors si nous forcions une protéine à attaquer soudainement ? La cellule n’aurait pas le temps de trouver des remplaçants et cela pourrait révéler le rôle exact de la protéine qu’elle attaque.
Dans une nouvelle étude, publiée dans le Journal of Cell Biology, des chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences ont installé des milliers de « machines d’attaque » dans des colonies de levures, découvrant les rôles vitaux et encore cachés que jouent de nombreuses protéines.
Cependant, malgré des décennies de recherche, nous ne savons toujours pas à quoi servent 1 200 de ces protéines. Dans leur nouvelle étude, des chercheurs du laboratoire du professeur Maya Schuldiner du département de génétique moléculaire de Weizmann ont tenté de trouver la réponse à cette question. Ils l’ont fait à l’aide d’un système qui leur permettait de retirer rapidement une protéine de la cellule, c’est-à-dire de la forcer à agir en appuyant sur un bouton.
Le système est composé de trois parties : une étiquette qui marque la protéine que les chercheurs veulent étudier ; une protéine destructrice qui dégrade la protéine marquée et la force à agir ; et une molécule médiatrice sans laquelle l’attaque ne pourrait avoir lieu.
L’équipe de recherche, dirigée par la doctorante Rosario Valenti et le Dr Yotam David du laboratoire de Schuldiner, n’a pas installé son système sur un seul gène. Au lieu de cela, en utilisant le génie génétique, ils ont créé une bibliothèque génétique entière : une collection de 5 170 souches de levure, chacune avec une protéine différente étiquetée pour entrer en action.
« Avec l’aide de la division de l’infrastructure informatique de Weizmann, nous avons construit une bibliothèque numérique ouverte à tout scientifique qui souhaite « emprunter » ces souches génétiques pour ses propres recherches », explique Schuldiner. « Non seulement ils peuvent accéder aux souches eux-mêmes, mais ils peuvent également en apprendre davantage sur l’impact de les forcer à « passer à l’action ». »
Comprendre le rôle mystérieux des gènes et des protéines dans la levure n’est pas d’un intérêt exclusif pour les scientifiques qui étudient les organismes unicellulaires ; Ces résultats pourraient également faire la lumière sur de nombreux gènes équivalents dans les cellules humaines.
« Nous connaissons les défauts sous-jacents de nombreuses maladies génétiques rares, mais lorsque nous ne connaissons pas le rôle du gène défectueux, il n’y a pas de remède », explique Schuldiner. « Nous partageons des centaines de ces protéines mystérieuses avec des levures, et révéler leurs fonctions pourrait être la clé pour comprendre certaines de ces maladies. »
Schuldiner s’intéresse particulièrement aux gènes qui sont essentiels aux mitochondries, les centrales électriques qui produisent de l’énergie chimique pour l’ensemble de la cellule. Les scientifiques savent déjà qu’il existe un lien entre la forme et la distribution des mitochondries dans la cellule et le rôle qu’elles jouent. Par exemple, lorsqu’ils sont connectés les uns aux autres, ils ont tendance à convertir l’énergie beaucoup plus efficacement.
À l’aide de leur nouvelle bibliothèque, les chercheurs de Weizmann ont découvert 220 gènes dont le « hit » endommageait la structure mitochondriale de la cellule et ont identifié les gènes qui étaient importants pour maintenir un taux sain de conversion d’énergie.
Les chercheurs ont également utilisé la bibliothèque pour étudier quelles protéines sont essentielles au cycle de vie de la cellule et ont identifié de nouvelles protéines qui régulent la division cellulaire. Ensemble, l’équipe a découvert le rôle de centaines de gènes jusqu’alors inconnus pour être essentiels à la survie de la cellule.
Ces gènes se sont révélés vitaux dans des environnements de croissance spécifiques, mais les chercheurs ont également découvert plusieurs gènes qui sont essentiels à la cellule dans n’importe quel environnement, mais qui n’avaient pas été reconnus comme tels jusqu’à présent.
La nouvelle bibliothèque est déjà un succès dans la communauté scientifique. « Des laboratoires du monde entier ont commencé à emprunter des souches individuelles pour poursuivre leurs recherches sur des protéines dont le rôle reste un mystère », explique M. Schuldiner.
« Ils sont également invités à emprunter des sections entières de la bibliothèque et à les utiliser pour étudier quels éléments sont importants pour un processus cellulaire spécifique, comme nous l’avons démontré dans notre étude. J’espère que dans les années à venir, la bibliothèque aidera également à leverle voile du mystère sur certains des processus qui se produisent dans les cellules humaines, qu’elles soient malades ou en bonne santé.
Dunya Edilbi, le Dr Benjamin Dubreuil, Yeynit Asraf et le Dr Ehud Sass du Département de génétique moléculaire de Weizmann ont également participé à l’étude ; Angela Boshnakovska et le professeur Peter Rehling du Centre médical universitaire de Göttingen à Göttingen, en Allemagne ; et le Dr Tomer-Meir Salamé du Département des installations des sciences de la vie de base de Weizmann.
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