Des chercheurs dirigés par Sa Kan Yoo du Centre RIKEN de recherche sur la dynamique des biosystèmes (BDR) au Japon ont découvert que le renouvellement naturel des cellules intestinales chez la mouche des fruits dépend de la quantité de nourriture que les mouches reçoivent, plutôt que d’un nutriment spécifique. Ils ont découvert que les cellules intestinales étaient davantage remplacées lorsque les niveaux de nutriments étaient faibles et que l’intérieur des cellules intestinales était fluide et aqueux. Publié dans Actes de l’Académie nationale des sciencescette découverte va à l’encontre des idées traditionnelles en biologie des nutriments, selon lesquelles la détection des nutriments repose sur des voies de signalisation biologiques activées par des nutriments spécifiques.
Lorsque nous consommons des nutriments, comme du sucre ou des protéines, les molécules finissent par pénétrer dans nos cellules et déclenchent des réactions biologiques. Par exemple, la glycémie est détectée par les cellules du pancréas, qui fabriquent ensuite de l’insuline. Les acides aminés issus des protéines, en particulier la leucine, déclenchent la croissance cellulaire dans la plupart des cellules, tandis que leur manque entraîne la mort cellulaire par auto-digestion. Dans les deux cas, la signalisation biologique dépend du type de nutriment.
Les cellules qui tapissent l’intestin sont en contact direct avec les nutriments et sont connues pour être fréquemment remplacées. Yoo et son groupe du RIKEN BDR ont étudié ces cellules et ont récemment découvert que leur renouvellement rapide est dû à un nouveau type de mort cellulaire, qu’ils ont appelé érébose. Les scientifiques ne comprennent pas encore vraiment ce processus et, dans la nouvelle étude, l’équipe a entrepris de caractériser la manière dont l’érebose est affectée par les nutriments.
Des résultats étranges
Au début, l’équipe a obtenu les résultats escomptés. Ils ont découvert que la mort cellulaire due à l’érébose augmentait avec un régime pauvre en levures et riche en sucre. Même si la modification de la concentration en sucre dans les aliments n’a eu aucun effet, une réduction de 90 % de la concentration en acides aminés a déclenché une érébose.
C’est alors que les résultats sont devenus étranges et inattendus. L’équipe s’attendait à ce que les cellules détectent les acides aminés de la manière habituelle. Mais lorsqu’ils ont bloqué ces voies biologiques, cela n’a pas bloqué l’érebose.
Ils ont testé chaque acide aminé à la concentration trouvée dans le régime riche en acides aminés qui supprimait l’érebose. Dans tous les cas, il n’a pas réussi à supprimer l’érébose. Mais lorsqu’ils augmentaient considérablement la concentration, cela supprimait l’érebose dans tous les cas. Cela signifiait que l’effet n’était dû à aucun acide aminé spécifique.
Ils ont donc essayé d’examiner les parties individuelles que tous les acides aminés ont en commun. Mais l’érébose était supprimée même lorsque le métabolisme des acides aminés était bloqué. L’équipe a conclu que le métabolisme n’était peut-être pas nécessaire.
Les résultats inattendus étaient frustrants. « À l’origine, nous pensions que les acides aminés affectaient des voies biochimiques spécifiques ou que leurs sous-produits tels que l’ammoniac, l’urate et l’acide urique étaient impliqués », explique Yoo. « Cependant, peu importe ce que nous avons manipulé, nous avons obtenu les mêmes résultats. Le projet est resté bloqué pendant un an. »
Le mystère est résolu
S’il ne s’agissait pas d’un acide aminé ou d’un métabolite spécifique, que pourrait-il être ? La percée s’est produite lorsqu’ils ont pris en compte la quantité de nutriments. Plus précisément, les chercheurs ont estimé que lorsque les cellules sont pleines d’acides aminés, elles rendent le liquide à l’intérieur des cellules épais et visqueux.
« Nos luttes ont pris fin lorsque nous avons utilisé un analogue d’acide aminé non métabolisable, qui a étonnamment affecté l’érebose », explique Yoo. « C’est sur cette base qu’est née l’idée selon laquelle les acides aminés affectent une propriété biophysique cytoplasmique. Après cela, tout s’est très bien passé. »
Les chercheurs ont recherché et trouvé deux molécules biochimiquement différentes qui peuvent pénétrer dans les cellules de mouche et rendre le cytoplasme visqueux, mais qui sont métaboliquement inactives. Donner ces molécules aux mouches a eu les mêmes résultats.
« Avec ces résultats, nous introduisons le concept de « viscosatiété », dans lequel les cellules intestinales détectent leur satiété ou leur faim en fonction de la viscosité du cytoplasme et ajustent leur statut en conséquence. »
Yoo et son laboratoire étudient actuellement si l’érebose se produit dans les cellules intestinales des souris et des humains.
