La formation de pores par une protéine particulière, la gasdermine D, joue un rôle clé dans les réactions inflammatoires. Lors de son activation, une partie inhibitrice est clivée. Plus de 30 des fragments protéiques restants se combinent ensuite pour former de larges pores dans la membrane cellulaire, qui permettent la libération de messagers inflammatoires.
Les méthodes permettant d'étudier ces processus dans les cellules vivantes étant jusqu'à présent inadéquates, la séquence d'oligomérisation, de formation de pores et d'incorporation membranaire reste floue. Une équipe de recherche internationale dirigée par l'hôpital universitaire de Bonn (UKB) et l'université de Bonn a réussi à répondre à cette question à l'aide de fragments d'anticorps, appelés nanocorps, qu'ils ont identifiés. Ils espèrent que cela mènera à des applications thérapeutiques potentielles. Leurs résultats ont été publiés dans la revue « Nature Communications ».
Les inflammasomes, grands complexes multiprotéiques du système immunitaire inné, activent et contrôlent les réactions inflammatoires dans notre organisme. Une étape importante de la cascade de signalisation déclenchée par eux est le clivage de la protéine gasdermine D (GSDMD). La partie active du GSDMD, appelée domaine N-terminal (NTD), peut alors former des pores dans les membranes cellulaires, qui d'une part permettent la libération de cytokines pro-inflammatoires et d'autre part déclenchent la pyroptose – une forme de la mort cellulaire qui alimente davantage l’inflammation. « Mais comment et où exactement le GSDMD s'assemble dans les pores, et si cette étape peut être inhibée, n'était pas clair auparavant », explique le professeur Florian I. Schmidt de l'Institut de l'immunité innée de l'UKB, membre du pôle d'excellence ImmunoSensation.2 et le domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) « Vie et santé » de l'Université de Bonn.
Pour clarifier ces questions ouvertes, l'équipe de recherche du professeur Schmidt a utilisé des inhibiteurs de protéines dérivés d'anticorps particuliers trouvés chez les alpagas. Ces soi-disant nanocorps sont environ dix fois plus petits que les anticorps normaux. En se liant aux protéines, ils peuvent perturber leur fonction ou marquer certaines molécules et ainsi les rendre visibles. Les chercheurs de Bonn ont identifié six nanocorps contre le GSDMD. Dans leur étude, ils ont introduit les informations génétiques de deux représentants dans les macrophages humains, qui appartiennent aux globules blancs.
Pas de formation de pores dans la membrane cellulaire sans oligomérisation
Nous avons découvert que les nanocorps inhibent la formation de pores et empêchent ainsi la mort cellulaire et la libération de cytokines. »
Lisa Schiffelers¸ Doctorante, Université de Bonn
Les chercheurs de Bonn ont également déterminé comment cela fonctionne : les nanocorps empêchent l'oligomérisation du GSDMD NTD, ce qui signifie que les sous-unités individuelles ne se combinent pas pour former une structure plus grande. En revanche, ils n’empêchent pas le GSDMD NTD de s’insérer dans la membrane cellulaire. « Cela nous permet de conclure que GSDMD NTD s'intercale d'abord dans la membrane cellulaire et ensuite seulement s'oligomérise », explique Schiffelers. Les chercheurs de Bonn ont également pu identifier sans aucun doute la membrane cible. « Le GSDMD NTD s'insère dans la membrane plasmique, c'est-à-dire la membrane la plus externe de la cellule, comme nous le soupçonnions déjà, mais pas initialement dans les mitochondries, comme le postule ailleurs », explique le professeur Schmidt. Il a été très surprenant pour les chercheurs de Bonn que les nanocorps inhibent également la mort cellulaire des macrophages lorsqu'ils sont ajoutés de manière externe sous forme de protéine purifiée. « Cela est dû au fait qu'une première série de pores formés permet aux nanocorps de pénétrer dans la cellule. Là, la formation de pores supplémentaires est empêchée, tandis que les propres processus de la cellule éliminent les pores existants », explique Schiffelers.
Les chercheurs de Bonn, qui ont déposé une demande de brevet en cours pour les nanocorps GSDMD, supposent que ces résultats montrent une manière conceptuelle selon laquelle les nanocorps agissant sur le GSDMD peuvent également être utilisés pour traiter des maladies basées sur la formation de pores et la pyroptose. Ceux-ci incluent la septicémie et de nombreuses autres maladies auto-inflammatoires. « Mais comme nos nanocorps ne reconnaissent que le GSDMD humain et non le GSDMD de souris, ils n'ont pas encore été testés dans des expérimentations animales. Ce n'est qu'avec ceux-ci que nous pouvons réellement vérifier si ces anticorps sont thérapeutiquement efficaces », explique le professeur Schmidt. « Entre-temps, nous avons également découvert des nanocorps contre le GSDMD de souris qui nous permettront précisément de réaliser ces tests. C'est le sujet de recherches en cours. »
