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Dans les usines de la cellule

Des chercheurs ont mis au point une méthode pour disséquer les complexes de protéines et percer les causes de leurs défaillances

Par : Jean Hamann
Coupe transversale d'un complexe de pores nucléaires, le plus élaboré des complexes protéiques de la levure. Cette structure encastrée dans la membrane nucléaire (en vert), qui compte plus de 400 protéines, permet le passage de molécules (en rouge) entre l'intérieur et l'extérieur du noyau cellulaire. Les chercheurs ont découvert que certaines protéines sont essentielles au bon fonctionnement de l'ensemble alors que d'autres peuvent être remplacées par des molécules similaires.
Coupe transversale d'un complexe de pores nucléaires, le plus élaboré des complexes protéiques de la levure. Cette structure encastrée dans la membrane nucléaire (en vert), qui compte plus de 400 protéines, permet le passage de molécules (en rouge) entre l'intérieur et l'extérieur du noyau cellulaire. Les chercheurs ont découvert que certaines protéines sont essentielles au bon fonctionnement de l'ensemble alors que d'autres peuvent être remplacées par des molécules similaires.
Une équipe du Département de biologie a mis au point une méthode qui facilitera l'étude de la structure et de l'assemblage des complexes de protéines in vivo. Cette approche, présentée dans le numéro du 6 juin de la revue Cell Reports, devrait permettre de mieux saisir par quelles voies les cancers et les maladies dégénératives perturbent les interactions entre les protéines qui forment ces complexes.

La plupart des fonctions de la cellule sont effectuées ou supervisées par des complexes protéiques. «Ces assemblages sont l'équivalent d'usines où chaque protéine joue le rôle d'une machine, souligne Guillaume Diss, qui consacre son doctorat au sujet. Les complexes de protéines se font et se défont au gré des besoins de la cellule. L'un des grands défis actuels de la biologie moléculaire est de comprendre comment ils s'assemblent in vivo.»

En effet, bien que les chercheurs connaissent les protéines qui composent ces assemblages, ils ignorent comment elles interagissent entre elles. «La méthode que nous avons mise au point permet d'étudier les interactions structurales à l'intérieur de ces complexes», précise l'étudiant-chercheur, qui étudie la question chez la levure.

À l'aide d'une technique robotisée permettant de travailler à grande échelle, les chercheurs ont créé plusieurs milliers de souches de levure. Ils ont retiré à chacune d'elles un gène codant pour une protéine présente dans le complexe. «Cette approche nous permet de mesurer comment l'absence d'une protéine influence les interactions entre les autres, explique Guillaume Diss. On peut ainsi déduire l'architecture de l'ensemble, établir les interactions qui existent entre les protéines et déterminer lesquelles sont essentielles au bon fonctionnement du complexe.»

Les chercheurs ont démontré la validité de leur méthode à l'aide de deux complexes protéiques – le rétromère et le complexe de pores nucléaires – présents chez la plupart des organismes vivants. Ils ont ainsi découvert que certaines protéines étaient essentielles à la structure et au bon fonctionnement de ces assemblages alors que d'autres peuvent être remplacées par des protéines très semblables.

Selon l'étudiant-chercheur, cette possibilité de substitution pourrait expliquer pourquoi les mutations ne conduisent pas toutes à des problèmes de santé. «Jusqu'à présent, les efforts des chercheurs pour comprendre les maladies portaient sur le dérèglement d'une protéine en particulier. On réalise maintenant que le problème réside plutôt dans les interactions entre protéines. La solution pourrait donc venir d'un redressement de ce réseau d'interactions.»

L'article publié dans Cell Reports est signé par Guillaume Diss, Alexandre K. Dubé, Joël Boutin, Isabelle Gagnon-Arsenault et Christian R. Landry. Ces chercheurs sont membres du réseau PROTEO et leur laboratoire fait partie de l'Institut de biologie intégrative et des systèmes.

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