Les biologistes expliquent comment les cellules déplacent les ressources

La structure de la cage de clathrine qui se forme autour d’une vésicule, un emballage rempli de liquide qui déplace les matériaux entre les compartiments des cellules. Des chercheurs de la Florida State University ont déterminé cette structure de cage et ce qui détermine sa forme et sa taille dans un article publié dans Progrès scientifiques. Crédit: Gracieuseté de Scott Stagg

Les chercheurs de la Florida State University ont un nouvel aperçu des minuscules emballages que les cellules utilisent pour déplacer les molécules, une structure essentielle au métabolisme cellulaire, à l’administration de médicaments, etc.

Leurs recherches ont révélé plus d’informations sur les protéines qui forment la structure externe de ces paquets cellulaires. Le travail a été publié dans la revue Progrès scientifiques.

«Tout comme les facteurs humains doivent transporter des colis de différentes formes et tailles, les cellules doivent également transporter une variété de matériaux dans les bons compartiments», a déclaré Scott Stagg, professeur agrégé de chimie et de biochimie et co-auteur de l’étude. « Ils ont besoin d’amener des molécules de l’extérieur de la cellule et de les transporter entre les différents compartiments cellulaires, et ils ont de petites machines moléculaires appelées vésicules qui fonctionnent comme des transporteurs postaux déplaçant des colis microscopiques d’un compartiment à l’autre. »

Les scientifiques ont déjà observé que les cellules créent des vésicules – des sacs remplis de liquide qui déplacent des matériaux dans une cellule ou d’une cellule à une autre. Ils ont également observé une protéine appelée clathrine former un arrangement en forme de cage qui constituait la structure extérieure des vésicules.

Mais il y avait encore des questions sur la façon dont la clathrine forme exactement ces structures et sur ce qui détermine les formes qu’elle peut prendre.

À l’aide de microscopes de haute puissance, les chercheurs du FSU ont découvert qu’une autre protéine, connue sous le nom de protéine adaptatrice, lie plusieurs molécules de clathrine ensemble de manière à permettre à ces structures de prendre différentes tailles.

Ils ont également montré que la couche de clathrine pouvait donner une forme dite de «panier», et que les scientifiques pensaient que la protéine ne pouvait pas former, montrant que l’assemblage de la clathrine est plus compliqué qu’on ne le pensait auparavant.

« Nous avons beaucoup appris sur les vésicules recouvertes de clathrine en examinant celles qui ont été fabriquées par les cellules elles-mêmes », a déclaré Mohammadreza Paraan, chercheur à l’Institut de biophysique moléculaire de la FSU et auteur principal de l’étude. « Nous avons trouvé de nouvelles structures et modèles qui nous ont vraiment surpris. »

Les chercheurs ont découvert que les structures de clathrine que d’autres chercheurs formaient dans un tube à essai étaient différentes de celles qu’ils ont vues à partir de cellules.

« Cela montre qu’il y a des choses que nous ne comprenons pas sur la façon dont l’assemblage du revêtement de clathrine est régulé et progresse dans les cellules », a déclaré Stagg. « Notre hypothèse est que la cargaison que transportent les vésicules a un rôle à jouer dans la façon dont les couches sont fabriquées et cela explique pourquoi nous voyons des structures différentes. »

La capacité des cellules à former des vésicules est essentielle. C’est la principale voie par laquelle des molécules comme les hormones, les protéines et les virus pénètrent dans les cellules et s’y déplacent. S’il cesse de fonctionner, les cellules peuvent mourir ou la maladie peut s’installer dans un organisme.

Comprendre le transport cellulaire est également important car le processus est souvent détourné par des virus comme la grippe ou le virus qui fait pénétrer le COVID-19 dans la cellule.

« Comprendre les mécanismes moléculaires du transport à base de clathrine est important car c’est un processus tellement fondamental », a déclaré Stagg. « Il touche à tant de processus cellulaires. Mieux nous le comprenons, plus il est probable que nous puissions le manipuler pour faire des choses comme arrêter l’entrée de virus, améliorer l’administration de médicaments à l’intérieur des cellules ou moduler les niveaux de neurotransmetteurs dans le cerveau, pour ne citer qu’un C’est une période vraiment passionnante pour la recherche sur la clathrine.  »