La découverte de l’insuline a sauvé la vie de millions de personnes atteintes de diabète dans le monde, mais on sait peu de choses sur la première étape de la synthèse de l’insuline.
Des chercheurs de l’Université du Michigan ont découvert une partie de ce mystère. En examinant les ARN messagers impliqués dans la production d’insuline chez les mouches des fruits, ils ont découvert qu’une étiquette chimique sur l’ARNm est cruciale pour traduire l’ARNm de l’insuline en protéine insuline. L’altération de cette étiquette chimique peut affecter la quantité d’insuline produite.
L’étude, menée par les chercheurs Daniel Wilinski et Monica Dus, est publiée dans la revue Nature Structural and Molecular Biology.
Un organisme porte de l’ADN – ses gènes – dans chaque cellule de son corps. Les gènes sont des blocs d’informations qui sont transcrits en protéines via une autre molécule appelée ARN messagers. Ces ARNm sont des photocopies d’ADN – sans toucher à l’ADN d’origine – qui transportent ces informations protéiques dans le cytoplasme des cellules, où les protéines sont synthétisées. Les ARNm sont décorés de petites molécules appelées « tags ». Ces balises peuvent modifier le fonctionnement des ARN et la production des protéines.
J’aime penser à l’ARN comme un sapin de Noël. Les arbres de Noël sont beaux dans la nature, mais lorsque vous les amenez à l’intérieur et que vous y mettez des ornements, cette décoration est ce qui vous donne l’impression que l’arbre fait partie de la saison. Même chose avec l’ARN. Ces décorations sur l’ARN améliorent vraiment la façon dont l’ARN est régulé.”
Daniel Wilinski, chercheur postdoctoral au Dus’ Lab, Département de biologie moléculaire, cellulaire et développementale, Université du Michigan
L’étude de la production d’insuline chez l’homme ou les mammifères est difficile. Chez l’homme, le pancréas est situé derrière le foie. Il ne se régénère pas bien et ne peut pas être échantillonné sur des sujets vivants. Mais chez les mouches, leurs cellules d’insuline se trouvent en fait dans leur cerveau, fonctionnent comme des neurones et sont physiquement accessibles aux chercheurs. Chez les mouches des fruits, les chercheurs ont examiné une étiquette appelée méthylation de l’adénosine ARN N-6, ou m6A.
Pour étudier le tag m6A, les chercheurs ont d’abord identifié les ARN porteurs du tag. Ensuite, ils ont marqué les cellules d’insuline avec une molécule fluorescente et ont utilisé la microscopie confocale pour visualiser la quantité d’insuline produite par la cellule d’insuline. Ils l’ont fait sous deux conditions : premièrement, ils ont éliminé l’enzyme m6A, responsable de la décoration de l’ARNm avec des étiquettes m6A, dans les cellules à insuline. Deuxièmement, ils ont supprimé les balises m6A en utilisant CRISPR, une technologie utilisée pour éditer l’ADN, pour faire muter l’As modifié.
Dans les deux cas, la capacité des mouches à produire de l’insuline a été considérablement réduite.
« Nous avons découvert que cette photocopie de l’ADN de l’insuline, cet ARNm, avait une étiquette spécifique qui, lorsqu’elle est présente, produit une tonne d’hormone insuline », a déclaré Dus, professeur agrégé de biologie moléculaire, cellulaire et du développement. « Mais sans le signal, les mouches avaient beaucoup moins d’insuline et développaient les caractéristiques du diabète. »
Cette étiquette chimique est conservée ou inchangée chez les poissons, les souris et les humains.
« Il est donc probable que la production d’insuline soit également régulée par ce type de mécanisme chez l’homme », a déclaré Wilinski. « Il y a une épidémie d’obésité et de diabète non seulement aux États-Unis, mais dans le monde entier. Notre découverte est un autre élément de preuve sur la façon dont cette maladie se produit.
Dus dit que la découverte étoffe la compréhension de la biologie de l’insuline et de la physiologie des maladies de l’homéostasie énergétique. De faibles niveaux de marqueurs chimiques ont été observés chez les personnes atteintes de diabète de type 2. La restauration des niveaux de ces balises peut également aider à lutter contre le diabète et les maladies métaboliques, dit-elle.
« Nous connaissons l’insuline comme traitement depuis cent ans. Nous avons découvert tellement de choses sur la fabrication de l’insuline », a déclaré Dus. « Mais nous en savons si peu sur la biologie moléculaire très basique de l’insuline et sur la façon dont elle est régulée. C’est pourquoi je pense que ce travail est important : il se recentre sur l’insuline, le gène et tout ce qu’il nous reste à découvrir à ce sujet.
