Lancer une “ clé en œuvre ” de la machinerie de nos cellules pourrait aider à lutter contre le cancer, la maladie du foie graisseuse … et la perte de cheveux

Cinquante ans depuis sa découverte, les scientifiques ont finalement déterminé comment une machine moléculaire trouvée dans les mitochondries nous permet de faire le carburant dont nous avons besoin à partir des sucres, un processus vital à toute vie sur Terre.

Les scientifiques de la Medical Research Council (MRC) Unité de biologie mitochondriale, Université de Cambridge, ont élaboré la structure de cette machine et montré comment il fonctionne comme la serrure sur un canal pour transporter le pyruvate – une molécule générée dans le corps à partir de la rupture des sucres – dans nos mitochondries.

Connu sous le nom de porteuse de pyruvate mitochondrial, cette machine moléculaire a été proposée pour la première fois en 1971, mais il a pris jusqu’à présent pour que les scientifiques visualisent sa structure à l’échelle atomique en utilisant la microscopie cryo-électron, une technique utilisée pour agrandir une image d’un objet à environ 165 000 fois sa taille réelle. Les détails sont publiés dans Avancées scientifiques.

Le Dr Sotiria Tavoulari, un associé principal de recherche de l’Université de Cambridge, qui a d’abord déterminé la composition de cette machine moléculaire, a déclaré: “Les sucres de notre alimentation fournissent de l’énergie à notre corps. Le carburant cellulaire ATP. “

Maximilian Sichrovsky, un doctorat. L’étudiant de Hughes Hall et le premier auteur conjoint de l’étude, a déclaré: “Faire un pyruvate dans nos mitochondries semble simple, mais jusqu’à présent, nous n’avons pas pu comprendre le mécanisme de la façon dont ce processus se produit.

“En utilisant la microscopie cryo-électron de pointe, nous avons pu montrer non seulement à quoi ressemble ce transporteur, mais exactement comment cela fonctionne. C’est un processus extrêmement important, et le comprendre pourrait conduire à de nouveaux traitements pour une gamme de conditions différentes.”

Les mitochondries sont entourées de deux membranes. Celui externe est poreux et le pyruvate peut facilement passer, mais la membrane intérieure est imperméable au pyruvate. Pour transporter le pyruvate dans la mitochondrie, une «porte» extérieure du transporteur s’ouvre, permettant au pyruvate d’entrer dans le transporteur. Cette porte se ferme ensuite, et la porte intérieure s’ouvre, permettant à la molécule de passer dans la mitochondrie.

“Cela fonctionne comme les serrures sur un canal mais à l’échelle moléculaire”, a déclaré le professeur Edmund Kunji de la MRC Mitochondrial Biology Unit, et un boursier à Trinity Hall, Cambridge. “Là, une porte s’ouvre à une extrémité, permettant au bateau d’entrer. Il se ferme ensuite et la porte à l’extrémité opposée s’ouvre pour permettre au bateau de transit en douceur.”

En raison de son rôle central dans le contrôle de la façon dont les mitochondries opèrent pour produire de l’énergie, ce support est désormais reconnu comme une cible de médicaments prometteurs pour une gamme de conditions, notamment le diabète, la maladie du foie graisseuse, la maladie de Parkinson, les cancers spécifiques et même la perte de cheveux.

Le pyruvate n’est pas la seule source d’énergie disponible. Les cellules du corps peuvent également retirer leur énergie des graisses stockées dans le corps ou des acides aminés dans les protéines. Le blocage du transporteur de pyruvate obligerait le corps à rechercher ailleurs son carburant – des possibilités créant des opportunités pour traiter un certain nombre de maladies.

Dans la maladie du foie graisseuse, par exemple, le blocage de l’accès à l’entrée du pyruvate dans les mitochondries pourrait encourager le corps à utiliser des graisses potentiellement dangereuses qui ont été stockées dans les cellules hépatiques.

De même, il existe certaines cellules tumorales qui reposent sur le métabolisme du pyruvate, comme dans certains types de cancer de la prostate. Ces cancers ont tendance à être très «affamés», produisant des transporteurs de transport en pyruvate excessifs pour s’assurer qu’ils peuvent se nourrir davantage. Le blocage du support pourrait alors affamer ces cellules cancéreuses de l’énergie dont ils ont besoin pour survivre, les tuant.

Des études antérieures ont également suggéré que l’inhibition du porte-pyruvate mitochondrial peut inverser la perte de cheveux. L’activation des cellules follicules humaines, qui sont responsables de la croissance des cheveux, repose sur le métabolisme et, en particulier, la génération de lactate. Lorsque le porteur du pyruvate mitochondrial est empêché d’entrer dans les mitochondries dans ces cellules, il est plutôt converti en lactate.

Le professeur Kunji a déclaré: “Les médicaments inhibant la fonction du support peuvent remodeler le fonctionnement des mitochondries, ce qui peut être bénéfique dans certaines conditions. La microscopie électronique nous permet de visualiser exactement comment ces médicaments se lient à l’intérieur du porte-avions pour le bloquer – une durée dans les travaux, vous pourriez dire.

“Cela crée de nouvelles opportunités de conception de médicaments basée sur la structure afin de développer des médicaments meilleurs et plus ciblés. Ce sera un véritable changeur de jeu.”