Le recyclage a lieu à tout moment dans nos cellules : dans un processus appelé autophagie, les composants cellulaires qui ne sont plus nécessaires sont entourés de membranes et décomposés en leurs éléments de base. Ce processus vital empêche la formation d’agrégats nocifs et rend les nutriments à nouveau disponibles. Une équipe de recherche codirigée par le professeur Claudine Kraft du pôle d'excellence CIBSS de l'université de Fribourg et le Dr Florian Wilfling de l'institut Max Planck de biophysique de Francfort a maintenant découvert les conditions nécessaires au démarrage de l'autophagie. Ils ont également pu créer artificiellement ces conditions et ainsi déclencher la dégradation de molécules autrement non dégradables dans les cellules de levure. Cibler l'autophagie de cette manière est une approche prometteuse pour favoriser la dégradation des agrégats qui pourraient autrement former des plaques dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, ainsi que pour améliorer l'efficacité des traitements contre le cancer. L'étude a été publiée dans la revue scientifique Biologie cellulaire naturelle.
Faibles interactions moléculaires essentielles au démarrage de l’autophagie
Pour que la dégradation des composants cellulaires par autophagie se produise, il faut d’abord les reconnaître comme des déchets. Ceci est réalisé par le récepteur et d’autres molécules adaptatrices. Cependant, on ne savait pas exactement comment ces molécules déclenchent les étapes suivantes. « Nous avons maintenant pu montrer que les récepteurs doivent se lier faiblement au matériau à éliminer pour que l'autophagie démarre », explique Kraft. « S'ils se lient trop fortement, le processus ne se déclenche pas. »
Ce qui semble initialement contre-intuitif a pu être expliqué par les chercheurs à l’aide de simulations informatiques et d’expériences sur des cellules de levure vivantes et des cellules humaines en culture cellulaire : la faible liaison fait que les récepteurs restent mobiles et forment des groupes aléatoires.
Lorsque le point de concentration critique est atteint, une séparation de phase se produit : les molécules adaptatrices se rassemblent et forment une gouttelette, semblable à l’huile dans l’eau. Une telle accumulation de liquide a des propriétés physiques différentes de celles des molécules individuelles servant de plate-forme flexible pour toutes les autres molécules impliquées dans l'autophagie.
Dr Florian Wilfling, Institut Max Planck de biophysique de Francfort
Le processus peut être contrôlé artificiellement
Pour tester leur hypothèse, les chercheurs ont introduit des particules virales dans des cellules de levure que celles-ci sont normalement incapables de décomposer. En modifiant les particules virales pour que les récepteurs de l’autophagie puissent s’y lier faiblement, les chercheurs ont pu déclencher la dégradation de la protéine virale. Cependant, s’ils modifiaient la surface de manière à ce que les récepteurs s’y lient fortement, aucune dégradation ne se produisait. « Ce résultat est prometteur car il montre que nous pouvons intervenir spécifiquement dans l'autophagie des molécules cargo des cellules vivantes », résument Kraft et Wilfling.
