« Science » - Étude : Les protéines surfent vers leur destination dans les cellules – Les chercheurs découvrent une nouvelle voie de transport

Le professeur Johannes Herrmann et sa doctorante Katja Hansen étudient le transport des protéines vers les mitochondries. (Photo : AG Herrmann)

L'image au microscope montre des mitochondries, également connues comme les centrales électriques des cellules. (Photo : AG Herrmann)

Les protéines sont des éléments essentiels des cellules et de leurs composants, comme les mitochondries, qui sont les centrales énergétiques des cellules. Des chercheurs de Kaiserslautern dirigés par le professeur Dr. Johannes Herrmann ont montré pour la première fois que les protéines ne migrent pas directement du lieu de leur formation vers les centrales électriques de la cellule, comme on le pensait auparavant, mais via une voie détournée. Elles « surfent » en quelque sorte sur le réticulum endoplasmique, un autre composant cellulaire, pour y parvenir. Dans la revue spécialisée Science, les chercheurs présentent désormais ce mécanisme. Ils supposent que cette méthode empêche la formation de protéines agrégées dans la cellule. Ce mécanisme pourrait jouer un rôle dans des maladies telles qu’Alzheimer et Parkinson.

Longtemps, la science a supposé que, après leur production dans le cytosol, le fluide cellulaire, les protéines se rendaient directement à leurs destinations, comme les organites cellulaires. Parmi ces petites unités fonctionnelles de la cellule, on trouve par exemple les mitochondries, où certaines protéines produisent l’énergie de la cellule. Sur leur surface, les mitochondries possèdent des récepteurs spécifiques. « Ils reconnaissent de nouvelles protéines et veillent à ce que des pores de transport spéciaux les prennent en charge et les introduisent à l’intérieur », explique le professeur Johannes Herrmann, qui dirige le département de biologie cellulaire à la TUK et travaille depuis longtemps sur le transport des protéines vers les mitochondries. « Mais ce qui arrive aux protéines avant cela était jusqu’à présent totalement inconnu. »

En collaboration avec la professeure Maya Schuldiner, une experte reconnue en génétique de l’Institut Weizmann à Rehovot, en Israël, l’équipe de Herrmann a découvert que les protéines parviennent d’abord au réticulum endoplasmique (ER). Le ER est également un organite cellulaire qui sert de centre de distribution. Il envoie diverses composantes cellulaires, principalement des protéines, vers leur destination après leur synthèse.

« Nous avons identifié certains facteurs nécessaires au transport des protéines vers les mitochondries », indique Katja Hansen, doctorante de Herrmann et première auteure de l’étude actuelle. Pour cela, Hansen a d’abord développé une nouvelle méthode en biologie moléculaire. Grâce à cette technique, l’équipe de chercheurs de Kaiserslautern a pu analyser précisément ce mécanisme. Ils l’ont baptisé « ER-Surf », « parce que les protéines y surfent sur la surface du ER », explique Hansen.

Le ER sert alors de sorte de tampon. « Des protéines sensibles y sont retenues jusqu’à ce qu’elles puissent être transférées aux mitochondries », précise Herrmann. « Cela empêche probablement la formation de amas de protéines, appelés agrégats, qui sont nuisibles aux cellules et à l’origine de nombreuses maladies. »

L’équipe de Herrmann souhaite maintenant étudier l’importance de ce mécanisme dans différentes maladies et comment réduire la formation de ces agrégats. « Surtout, des maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Parkinson sont causées par de tels amas de protéines, qui s’accumulent dans les cellules vieillissantes », poursuit le professeur.

En comprenant mieux ces processus, ils pourraient à l’avenir développer des approches thérapeutiques pour prévenir, par exemple, les maladies liées à l’âge.

Dans quelle mesure le mécanisme ER-Surf joue également un rôle dans le transport d’autres protéines vers différents endroits de la cellule reste à étudier.

L’étude a été publiée dans la revue renommée « Science » : « ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast. » Hansen, K.G., Aviram, N., Laborenz, J., Bibi, C., Meyer, M., Spang, A., Schuldiner, M., Herrmann, J.M.