Une nouvelle étude menée par une équipe de chercheurs de l'Université McGill et de l'Université Vanderbilt met en lumière notre compréhension des origines moléculaires de certaines formes d'autisme et de déficience intellectuelle.
Pour la première fois, les chercheurs ont réussi à capturer des images à résolution atomique du récepteur ionotropique du glutamate (iGluR) à déplacement rapide pendant qu'il transporte le calcium. Les iGluR et leur capacité à transporter le calcium sont d'une importance vitale pour de nombreuses fonctions cérébrales telles que la vision ou d'autres informations provenant des organes sensoriels. Le calcium entraîne également des changements dans la capacité de signalisation des iGluR et des connexions nerveuses, qui sont des événements cellulaires clés conduisant à notre capacité à acquérir de nouvelles compétences et à former des souvenirs.
Les iGluR sont également des acteurs clés du développement cérébral et il a été démontré que leur dysfonctionnement dû à des mutations génétiques donne lieu à certaines formes d'autisme et de déficience intellectuelle. Cependant, les questions fondamentales sur la façon dont les iGluR déclenchent des changements biochimiques dans la physiologie du cerveau en transportant le calcium restent mal comprises.
Dans l’étude, les chercheurs ont pris des millions de clichés de la protéine iGluR en train de transporter le calcium et ont découvert de manière inattendue une poche temporaire qui emprisonne le calcium à l’extérieur de la protéine. Forts de ces informations, ils ont ensuite utilisé des enregistrements électrophysiologiques à haute résolution pour observer la protéine en mouvement lors du transport du calcium dans la cellule nerveuse.
« Les résultats sont importants parce que nous décrivons pour la première fois le mécanisme par lequel le calcium est transporté, qui détermine finalement les processus cellulaires menant à l'apprentissage et à la mémoire », a déclaré Derek Bowie, auteur principal de l'étude à McGill, publiée dans Nature Biologie structurale et moléculaire et co-directeur du groupe Cell Information Systems à l'École des sciences biomédicales.
Le mécanisme biologique découvert n’est pas seulement conservé parmi toutes les espèces de mammifères, mais se retrouve également dans des organismes qui se sont éloignés du chemin évolutif des humains il y a plus de 500 millions d’années.
Le modèle original de conception des protéines était si bon qu’il semble que l’évolution n’ait pas eu besoin de le modifier. »
Derek Bowie, auteur principal de l'étude à McGill
« La visualisation des minuscules ions et molécules d'eau dans les pores du canal à l'aide de la technologie cryo-EM a été une expérience assez étonnante. Elle a mis en évidence une ancienne poche de liaison au calcium que nous avons pu mieux comprendre d'un point de vue fonctionnel en collaboration avec Bowie Lab. Notre découverte est la suivante : fondamental pour la signalisation du calcium dans les neurones et soulève des hypothèses intéressantes sur la fonction synaptique qui pourraient être testées par des expériences à l'avenir », a déclaré Nakagawa, auteur principal de Vanderbilt et professeur au Département de physiologie moléculaire et de biophysique de l'École de médecine des sciences fondamentales.
