Que peut nous apprendre la levure stressée sur les processus fondamentaux de la cellule ? Beaucoup, selon les scientifiques du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL). L'équipe étudie, entre autres sujets, comment les cellules s'adaptent au stress, comme le manque de nutriments. L’un de leurs sujets de test préférés est la levure. S.pombe, utilisé depuis des siècles dans le brassage traditionnel. En tant qu'eucaryote, il ressemble à bien des égards aux cellules humaines, c'est pourquoi les biologistes l'utilisent souvent comme organisme modèle pour étudier les processus cellulaires fondamentaux.
Les ribosomes se retournent dans des cellules affamées
Les scientifiques ont observé que les cellules de levure s’adaptent remarquablement à la famine : leurs mitochondries sont recouvertes d’un essaim de complexes moléculaires massifs appelés ribosomes. Intriguées par ce phénomène étrange, l'équipe Mattei de l'EMBL Heidelberg et le laboratoire Jomaa de la faculté de médecine de l'Université de Virginie l'ont exploré plus en détail à l'aide de la cryomicroscopie électronique à particule unique et de la cryotomographie électronique.
Les ribosomes constituent la machinerie moléculaire lourde de la cellule qui produit des protéines. Il s’est toutefois avéré que dans les cellules de levure affamées, les ribosomes qui se rassemblent à la surface des mitochondries ne produisent rien. Ils hibernent.
« Une façon pour une cellule de survivre à des conditions de stress jusqu'à des jours meilleurs est de réduire sa consommation d'énergie au minimum », a expliqué Olivier Gemin, chercheur postdoctoral à l'EIPOD au sein de l'équipe Mattei qui a dirigé cette nouvelle étude. « La production de protéines demande beaucoup d'énergie, qui peut être économisée en bloquant les ribosomes. »
La raison pour laquelle les ribosomes en hibernation s'attachent à la surface des mitochondries reste un mystère.
« Il pourrait y avoir différentes explications », a déclaré la chef d'équipe Simone Mattei. « Une cellule affamée finira par commencer à se digérer, de sorte que les ribosomes pourraient recouvrir les mitochondries pour les protéger. Ils pourraient également s'attacher pour déclencher une cascade de signalisation à l'intérieur des mitochondries. »
Une autre possibilité que Mattei étudie concerne le fait que les cellules affamées ont besoin d’un moyen de commencer rapidement à produire de l’énergie une fois que la nourriture (sous forme de glucose) est à nouveau disponible. Étant donné que les mitochondries sont les producteurs d’énergie de la cellule, la présence de ribosomes à proximité pour produire les protéines nécessaires pourrait faciliter ce processus.
Ce qui a rendu les scientifiques bouche bée, c'est de remarquer que les ribosomes s'attachent à la membrane externe des mitochondries d'une manière qui contredit ce que l'on savait à leur sujet auparavant.
« Jusqu'à présent, on savait que les ribosomes interagissaient avec les membranes uniquement via leur grande sous-unité. Mais dans les cellules affamées, nous avons vu qu'ils le faisaient à l'envers, via la petite sous-unité ! » dit Matteï.
Dans leurs futures études, l’équipe étudiera comment et pourquoi les ribosomes s’attachent d’une manière si inhabituelle.
Les luttes des cellules de levure affamées présentent certaines similitudes avec celles des cellules cancéreuses.
Croyez-le ou non, être une cellule cancéreuse est vraiment difficile. Lorsqu’une tumeur devient agressive, ses cellules se développent si rapidement que leur demande en nutriments et en oxygène dépasse l’offre. Cela signifie que la plupart des cellules cancéreuses meurent constamment de faim dans une sorte d’enfer qu’elles se créent elles-mêmes.
Pourtant, ils survivent et même se multiplient.
« C'est pourquoi nous devons comprendre les bases de l'adaptation à la famine et comment ces cellules deviennent dormantes pour rester en vie et éviter la mort », a déclaré Ahmad Jomaa, professeur adjoint et chef de groupe à la faculté de médecine de l'Université de Virginie et co-auteur principal. de l’étude. « Pour cela, nous utilisons d'abord la levure, car nous pouvons la manipuler beaucoup plus facilement. Au-delà de cela, nous essayons également d'affamer les cellules cancéreuses en culture, ce qui n'est pas facile, pour comprendre comment elles surmontent la faim et peuvent parfois conduire à une rechute du cancer. «
Comprendre les principes de cette adaptation pourrait nous aider à trouver des moyens de la contourner, rendant les cellules cancéreuses vulnérables à la famine et donc plus susceptibles au traitement.
