Comme les poteaux supportent une tente, les microtubules ; structures cylindriques creuses constituées de protéine de tubuline ; supportent les cellules eucaryotes. Mais les microtubules fournissent plus qu’une simple résistance mécanique ; ils aident à préparer la cellule pour la division et la migration cellulaires et fonctionnent comme une voie ferrée sur laquelle les protéines motrices transportent les matériaux à l’intérieur de la cellule. La formation de microtubules dans les cellules ressemble à la façon dont un enfant assemble une voie ferrée Lego.
Les tubulines ; briques Lego ; s’assemblent et se désassemblent constamment pour rendre le microtubule ; train track ; plus long et plus court dans des processus appelés polymérisation et dépolymérisation. Les processus sont régulés par des protéines associées aux microtubules telles que CAMSAP3 qui peuvent stabiliser les microtubules. Une nouvelle étude menée par Hanjin Liu et Tomohiro Shima de l’Université de Tokyo précise comment CAMSAP3 stabilise les microtubules. Les résultats approfondissent notre compréhension de divers processus cellulaires impliquant des microtubules.
Le maintien de la longueur et de la distribution appropriées des microtubules dans la cellule est essentiel à la survie. Ainsi, les protéines de liaison aux microtubules contrôlent la dynamique des microtubules. CAMSAP3 est une protéine de liaison aux microtubules récemment découverte. Il se lie spécifiquement à l’une des deux pointes de chaque microtubule et stabilise la pointe pour l’empêcher de se dépolymériser. »
Tomohiro Shima, Université de Tokyo
Comment stabilise-t-il exactement les extrémités des microtubules ? Pour répondre à cela, les chercheurs ont examiné les structures des CAMSAP et des microtubules. Contrairement aux briques Lego rigides, les tubulines d’un microtubule font preuve de flexibilité dans leur alignement. Certains microtubules stabilisés sont connus pour avoir une structure expansée dans laquelle la distance entre les tubulines est supérieure à celle des microtubules normaux. Et au sein de CAMSAP3, une région appelée D2 contribue à la stabilisation des microtubules. Les chercheurs ont mené une série d’expériences pour montrer que la région D2 s’attache préférentiellement aux microtubules expansés. L’ajout d’une quantité excessive de D2 a élargi la structure des microtubules et ralenti la dépolymérisation des microtubules de 18 fois. Voila ! Un mécanisme possible expliquant comment la protéine CAMSAP3 stabilise les microtubules : l’expansion induite par D2 de la structure des microtubules inhibe la dépolymérisation.
« CAMSAP3 joue un rôle dans divers phénomènes cellulaires, tels que la liaison cellule-cellule et le développement des neurones et des cellules cancéreuses, grâce à sa capacité de stabilisation des microtubules », explique Shima. « Compte tenu de la multifonctionnalité des microtubules, nos découvertes fournissent un concept clé pour comprendre comment divers phénomènes cellulaires sont contrôlés en ajustant la dynamique des microtubules. »
« En outre, un CAMSAP3 anormal peut provoquer des maladies telles que les maladies rénales et le cancer malin », explique Shima. « Bien que cette étude n’ait examiné que l’activité de la protéine au niveau moléculaire, elle pourrait contribuer à mieux comprendre les maladies et leurs méthodes de traitement à l’avenir. »
Les chercheurs espèrent également révéler comment D2 fait la distinction entre les microtubules expansés et compacts au niveau atomique, ce qui pourrait leur permettre de concevoir une protéine avec une capacité encore plus grande à les distinguer. Une telle protéine modifiée peut être utilisée comme médicament anticancéreux pour stabiliser les microtubules et arrêter la division cellulaire.
