L'autophagie, du grec «auto-alimentation», est un processus essentiel qui isole et recycle les composants cellulaires dans des conditions de stress ou lorsque les ressources sont limitées. Les cargaisons telles que les protéines mal repliées ou les organites endommagés sont capturées dans un double compartiment lié à la membrane appelé autophagosome et ciblées pour la dégradation.
Une question fondamentale concerne précisément la formation de ces «sacs poubelles» dans la cellule. Des scientifiques dirigés par Sascha Martens des Max Perutz Labs, une joint-venture de l'Université de Vienne et de l'Université de médecine de Vienne, ont maintenant reconstitué les premières étapes de la formation des autophagosomes.
Ils montrent que de minuscules vésicules chargées avec la pro-teine Atg9 agissent comme la graine d'où émerge l'autophagosome. L'étude est publiée dans « Science ».
Les autophagosomes se forment d'abord sous forme de membranes en forme de coupe dans la cellule, qui se développent ensuite pour engloutir le matériel cellulaire destiné à la destruction. La formation de ces membranes est catalysée par une machinerie complexe de protéines.
Nous avons une très bonne connaissance des facteurs impliqués dans la formation des autophagosomes, mais la manière dont ils se combinent pour initier la formation de ces membranes a jusqu'à présent été énigmatique. «
Sascha Martens, chef de groupe, Max Perutz Labs
L'un des facteurs est Atg9, une protéine dont l'importance dans le processus était connue, mais dont le rôle n'était pas clair. Atg9 se trouve dans de petites vésicules intracellulaires.
Les chercheurs Justyna Sawa-Makarska, Verena Baumann et Nicolas Coudevylle du laboratoire Martens montrent maintenant qu'ils forment une plate-forme sur laquelle les machines d'autophagie peuvent s'assembler pour construire l'autophagosome.
«Les vésicules Atg9 sont abondantes dans la cellule, ce qui signifie qu'elles peuvent être rapidement recrutées lorsque des autophagosomes sont nécessaires», explique le chef du groupe Sascha Martens.
Les cellules encapsulent la cargaison dans des vésicules, de sorte qu'elles peuvent être correctement transportées et dégradées dans un environnement chimique différent de celui que l'on trouve normalement dans les cellules. Les autophagosomes sont donc constitués d'une double membrane constituée de phospholipides.
Cette enveloppe graisseuse crée un emballage étanche qui sépare le matériau de l'environnement aqueux de la cellule et le marque pour dégradation. Cependant, les vésicules Atg9 ne fournissent pas la majeure partie des lipides à l'autophagosome en croissance.
D'où vient alors le matériau de cette membrane? Les scientifiques ont également trouvé une réponse possible à cette question: « Nous pourrions montrer que les vésicules Atg9 recrutent des protéines de transfert lipidique », explique Sascha Martens. Ces protéines relient les vésicules Atg9 en croissance au réticulum endoplasmique (RE). De cette manière, les lipides sont transférés du RE vers l'autophagosome émergent, de sorte qu'il peut grossir.
Pour comprendre une machinerie complexe comme la cellule, il est souvent utile de la démonter et de la reconstruire. La biogenèse de l'autophagosome implique de nombreuses protéines. En isolant et en caractérisant 21 de ces composants, les scientifiques ont pu reconstruire des parties de la machinerie d'autophagie dans le «tube à essai» – un processus ardu qui a pris presque dix ans à Sascha Martens et à son équipe.
«Avec cette approche, nous pourrions reconstituer les premières étapes de la biogenèse de l'autophagosome de manière contrôlée», dit-il. Avec la boîte à outils élaborée que le laboratoire Martens a développée, les scientifiques visent maintenant à démêler les prochaines étapes de la biogène-sis de l'autophagosome.
La source:
Référence du journal:
Sawa-Makarska, J., et al. (2020) La reconstitution de la nucléation de l'autophagosome définit les vésicules Atg9 comme des graines pour la formation de la membrane. Science. doi.org/10.1126 / science.aaz7714.
