Autrefois considérés comme ayant un travail simple au sein des cellules, les chercheurs continuent d’en apprendre davantage sur l’importance des organites appelés lysosomes.
Un organite est une petite structure dans une cellule qui est entourée d’une membrane et qui a une fonction spécifique. Les lysosomes contribuent à un certain nombre de fonctions cellulaires, notamment en aidant à décomposer les matériaux en sources d’énergie plus utiles dans un processus appelé autophagie, similaire à la façon dont les intestins décomposent les aliments en nutriments utilisables au niveau du corps entier. Ce processus aide à régénérer et à rafraîchir les cellules, et il a également été découvert que les voies lysosomales protègent les cellules des agents pathogènes et des virus.
Mais lorsque les lysosomes ne fonctionnent pas correctement, cela peut entraîner des maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et le cancer.
Une équipe de recherche dirigée par Atsuo Sasaki, PhD, de l’Université de Cincinnati, a reçu une subvention de projet de recherche de 1,6 million de dollars des National Institutes of Health (R01) pour en savoir plus sur la façon dont une enzyme qui était auparavant négligée aide à réguler le lysosome et la fonction cellulaire.
Méthodologie de l’étude
Sasaki a déclaré que l’enzyme sur laquelle ils se concentrent a été identifiée comme un « chaînon manquant » qui régule la fonction lysosomale en fonction de la disponibilité d’une molécule d’énergie appelée GTP.
Nous espérons utiliser cette subvention pour aider à trouver de nouvelles voies de régulation, un nouveau mécanisme qui régule cette activité des lysosomes. Nous avons obtenu un score inhabituellement élevé et des encouragements pour le financement, alors j’ai bon espoir de mener ce projet passionnant avec des membres fantastiques pour découvrir de nouvelles découvertes. »
Atsuo Sasaki, chercheur au centre de cancérologie de l’Université de Cincinnati et professeur associé à l’UC College of Medicine
Sasaki a formé une équipe multidisciplinaire, composée de Diego Perez-Tilve, PhD, professeur agrégé de recherche au College of Medicine de l’UC; Jun-Lin Guan, PhD, directeur du département et professeur Francis Brunning de biologie du cancer à l’UC College of Medicine ; Takahisa Nakamura, PhD, chercheur au centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati ; Mikako Warren, MD, de l’hôpital pour enfants de Los Angeles ; et Koh Takeuchi, PhD, de l’Université de Tokyo.
L’équipe étudiera exactement comment l’enzyme pilote la fonction des lysosomes sur une variété de fronts. Les chercheurs examineront l’équilibre et la signalisation de l’enzyme et effectueront une analyse pathologique pour déterminer si l’enzyme régule cette fonction dans tout le corps dans divers types de tissus.
L’équipe pense que l’enzyme joue notamment un rôle important dans la régulation du métabolisme dans le foie. Le co-chercheur Nakamura étudie l’obésité et les mécanismes du métabolisme moléculaire et utilisera son expertise pour étudier comment l’enzyme régule le métabolisme du foie par la fonction des lysosomes dans des modèles animaux.
« Le foie est un organe très important pour réguler le métabolisme systémique du glucose, mais il n’y a presque aucune information sur la façon dont le GTP contribue à cette régulation », a déclaré Nakamura, qui est également professeur agrégé au département de pédiatrie de l’UC. « En analysant cette molécule, nous nous attendons à ce qu’elle puisse ouvrir la voie à la découverte d’une nouvelle biologie sur la façon dont le GTP fait cela. C’est une chose très fondamentale et c’est une partie très excitante de l’étude. »
« Au cœur, ce projet étudie un mécanisme complètement nouveau qui permet aux cellules un contrôle optimal des ressources énergétiques », a ajouté Perez-Tilve, un expert et scientifique de premier plan qui étudie comment les signaux endocriniens interagissent pour réguler le métabolisme et leur influence par les nutriments et les environnements. « Les études proposées examineront l’impact de ce mécanisme moléculaire dans le contrôle de l’homéostasie énergétique aux niveaux cellulaire et de l’organisme entier, en utilisant un large éventail de techniques. »
Demandes de recherche
Dans des recherches préliminaires, lorsque l’enzyme était bloquée par un inhibiteur, les lysosomes diminuaient leur fonction.
Sasaki a déclaré qu’au fur et à mesure que l’équipe en apprendrait davantage, l’inhibiteur pourrait être utilisé pour ralentir ou arrêter la fonction lysosomale dans les cellules cancéreuses, empêchant efficacement les tumeurs de décomposer les nutriments en énergie et aidant à affaiblir le cancer.
Dans d’autres situations, Sasaki a déclaré que les sources d’énergie GTP pourraient être stimulées dans le corps pour faire fonctionner la fonction lysosomale au fil du temps afin de fournir aux cellules plus d’énergie pour se régénérer et se réparer.
« Au-delà de ce travail, nous nous attendons à ce qu’il conduise à de nouvelles thérapies ciblant les maladies associées aux lysosomales, telles que les cancers, les maladies métaboliques, les maladies neurodégénératives et le vieillissement », a déclaré Sasaki. « Par exemple, si une personne a une augmentation contrôlée de l’activité lysosomale, on peut éventuellement prévenir le vieillissement et être plus jeune car on peut écraser quelque chose d’utile pour régénérer nos cellules. »
Nakamura a déclaré qu’en comprenant les mécanismes de cette enzyme spécifique au foie, il est également possible de développer de nouveaux traitements pour des conditions telles que le diabète de type 2 et la stéatose hépatique.
« Il n’y a pas de médicament ou de thérapie ciblant les voies GTP, donc en ciblant cette voie, cela pourrait être une excellente nouvelle cible thérapeutique pour améliorer la santé des patients », a-t-il déclaré.
Coopération et succès
Nakamura a noté qu’il a commencé à collaborer avec Sasaki lorsqu’ils ont tous deux été formés à l’Université de Harvard, et par coïncidence, ils ont tous deux fini par déménager à Cincinnati à peu près au même moment il y a 10 ans.
« C’est une personne formidable en tant qu’ami et en tant que scientifique », a déclaré Nakamura à propos de Sasaki. « C’est vraiment amusant de collaborer avec Atsuo car il déborde d’énergie pour générer des idées. »
Sasaki a maintenant deux projets de recherche R01 en plus de son récent prix Human Frontier Science Program sur lequel il travaille en même temps, une réalisation rare dans le paysage de la recherche d’aujourd’hui.
« Ce qui rend ce miracle possible, c’est que j’ai de très bons collègues », a déclaré Sasaki. « La collaboration rend ce deuxième R01 possible, et je suis vraiment reconnaissant d’avoir obtenu cet exploit en équipe. »
Les deux projets faisant l’objet de recherches simultanées permettent d’augmenter la capacité de recherche et la synergie, a déclaré Sasaki.
« Un R01, c’est déjà bien, mais deux, c’est comme deux fois et demie, voire trois fois le pouvoir d’une seule subvention pour propulser la recherche », a-t-il déclaré.
