Comme les bactéries, les levures se trouvent partout, même dans et autour de notre corps. Et, comme pour les bactéries, vous pouvez être infecté par des levures et tomber malade. Les levures infectent environ 150 millions de personnes par an et en tuent environ 1,7 million, en particulier celles qui sont immunodéprimées.
Les cellules de levure et les cellules du système immunitaire humain dépendent de réactions chimiques étonnamment similaires pour savoir quand se développer. Des scientifiques de l’Université de l’Arizona ont identifié des différences subtiles entre les deux types de cellules qui pourraient aider à stimuler le développement de médicaments antifongiques capables d’attaquer les levures pathogènes dans le corps tout en épargnant le système immunitaire.
Leurs conclusions, publiées dans la revue eVieont non seulement des implications pour le développement de médicaments, mais ils fournissent également des informations importantes sur l’évolution d’une ancienne voie de contrôle de la croissance présente dans tous les organismes multicellulaires.
Il est bien connu dans la communauté scientifique qu’un conglomérat de protéines appelé TORC1 – abréviation de Target of Rapamycin kinase Complex 1 – contrôle la croissance des cellules dans tout, des humains aux levures. Mais les chercheurs ont maintenant identifié et nommé la protéine qui déclenche ce processus dans les levures – un capteur de nutriments et un régulateur TORC1 qu’ils ont nommé Ait1. Lorsqu’il fonctionne normalement, Ait1 arrête TORC1 dans les levures lorsque les cellules manquent de nutriments, bloquant ainsi la croissance cellulaire.
Ait1 est un peu comme une main tenant TORC1 en place, avec un doigt qui atteint le dessus et active et désactive TORC1 en fonction du nombre de nutriments dont dispose une cellule. »
Andrew Capaldi, co-auteur de l’étude, professeur agrégé, département de biologie moléculaire et cellulaire de l’UArizona et membre de l’institut BIO5
Le laboratoire Capaldi s’intéresse à déterminer comment les cellules ressentent le stress et la famine, puis décident à quelle vitesse elles se développent. Comprendre comment TORC1 est déclenché dans différents organismes est important pour développer des traitements pour une grande variété de maladies.
TORC1 a été découvert à l’origine dans la levure, mais il est également essentiel pour que l’activation des cellules du système immunitaire humain déclenche une réponse. Lorsque TORC1 ne fonctionne pas comme il le devrait, il peut déclencher le développement du cancer, du diabète et de divers troubles neurologiques, notamment l’épilepsie et la dépression.
« Si TORC1 est trop actif, il peut provoquer un cancer ou une épilepsie. S’il est sous-actif, il peut provoquer une dépression », a déclaré Capaldi. « Nous appelons cela le règlement Goldilocks. »
Mais le fait que les corps humains dépendent de la même voie TORC1 que la levure pose problème.
Capaldi a déclaré que si les scientifiques développaient des médicaments qui inhibent la croissance des levures pathogènes en contrôlant TORC1, « nous avons de gros problèmes puisque TORC1 contrôle également la croissance des cellules immunitaires humaines et plus encore ».
« A titre d’exemple, vous pouvez bloquer très facilement la croissance de la levure en utilisant la rapamycine – un médicament qui se lie directement à TORC1 et l’inhibe – afin de bien combattre toute infection », a déclaré Capaldi. « Cependant, ce même médicament est régulièrement utilisé chez les patients transplantés pour supprimer leur système immunitaire, ce serait donc un désastre. »
Les chercheurs ont découvert que si la voie TORC1 est très similaire chez la levure et chez l’homme, les humains ne comptent pas sur Ait1 pour réguler TORC1. Ainsi, les médicaments qui ciblent spécifiquement Ait1 devraient inhiber la croissance des levures et non des cellules immunitaires humaines.
Ait1 n’a évolué qu’au cours des 200 derniers millions d’années, ce qui est relativement récent en termes d’évolution. Il y a environ 200 millions d’années, un régulateur TORC1 appelé Rheb semble avoir disparu des cellules de divers organismes exactement au moment où Ait1 a évolué.
« Nous avons montré que certains des anciens régulateurs TORC1 trouvés chez l’homme (y compris Rheb) ont été perdus dans les mêmes levures qui ont gagné Ait1 il y a 200 millions d’années », a déclaré Capaldi. « Ces mêmes régulateurs anciens ont également été perdus dans l’évolution d’autres organismes unicellulaires, y compris de nombreux parasites et plantes. Il est donc très probable que d’autres organismes unicellulaires ont acquis de nouveaux régulateurs – similaires à Ait1 – qui leur sont propres. Maintenant, les gens peuvent sortir et les chercher, car ils seront aussi de bonnes cibles pour les drogues. »
Capaldi a co-écrit l’étude avec Xiangxia Luo, un spécialiste de la recherche au Capaldi Lab, et deux anciens élèves de l’UArizona qui étaient les principaux auteurs de l’étude – Ryan Wallace, qui a obtenu un doctorat en biochimie et biologie moléculaire en 2021 et est maintenant un scientifique pour Aviva Systems Biology Corporation à San Diego, et Eric Lu, qui a obtenu un baccalauréat en biologie moléculaire et cellulaire et en biochimie en 2021 et poursuit actuellement un doctorat et un diplôme en médecine à l’Université de Washington.
Les chercheurs ont déposé un brevet pour leur découverte en tant que cible pour les composés antifongiques via Tech Launch Arizona, le bureau universitaire qui commercialise les innovations universitaires.
