Une nouvelle étude met en lumière les mécanismes moléculaires sous-jacents au recyclage des lipides dans les cellules

Le recyclage est tout aussi essentiel dans les cellules que dans notre monde macroscopique plus familier. Les cellules génèrent continuellement des déchets et accumulent des composants endommagés tout en effectuant des fonctions normales. Divers mécanismes de recyclage ont évolué pour garantir une utilisation efficace de ces ressources et aider à maintenir l’homéostasie, l’autophagie étant l’une des mieux préservées parmi d’innombrables lignées animales, végétales et fongiques.

Dans la forme principale de l’autophagie, les matériaux flottant dans la cellule sont transportés vers des organites spécialisés, tels que des lysosomes ou des vacuoles, au sein de petites structures en forme de capsule appelées autophagosomes. Une fois que ces autophagosomes atteignent l’intérieur des lysosomes ou des vacuoles, ils sont appelés corps autophagiques (AB).

Pour dégrader la cargaison contenue dans les AB – un processus appelé autophagie – les protéines du lysosome ou de la vacuole commencent par décomposer les bicouches phospholipidiques enveloppant les AB. Des recherches antérieures ont identifié quelques acteurs clés de ce processus, à savoir les protéines Atg15, Pep4 et Prb1. Cependant, la relation entre ces protéines et les mécanismes sous-jacents reste encore floue.

Une équipe de recherche de l’Institut de technologie de Tokyo, au Japon, a réalisé des progrès substantiels dans la résolution de cette énigme. Dans une étude publiée dans le Journal de biologie cellulaire et dirigés par le professeur Yoshinori Ohsumi, lauréat du prix Nobel 2016, et le professeur adjoint Kawamata, ils ont utilisé la levure comme organisme modèle pour faire la lumière sur certaines des subtilités de l’autophagie.

“La relative simplicité des enzymes vacuolaires de levure était particulièrement avantageuse pour notre étude car elle nous a permis de clarifier la relation entre l’activité de rupture des protéines et des lipides dans la vacuole”, explique le premier auteur Kagohashi.

En appliquant des tests in vitro impliquant la dégradation des lipides, les chercheurs ont démontré que Pep4 et Prb1 transforment Atg15 en une forme « activée ». Cette étape est nécessaire pour permettre à Atg15 de briser la bicouche phospholipidique des AB.

L’équipe a confirmé ces résultats en testant divers mutants Atg15 et souches de levure dépourvus des gènes codant pour Pep4 et Prb1. En marquant Atg15 avec une sonde, ils ont également identifié les modifications apportées par Pep4 et Prb1 à Atg15 au sein de la vacuole.

L’équipe a approfondi la façon dont Atg15 décompose la bicouche phospholipidique grâce à d’autres expériences utilisant des AB isolés. Ces analyses ont révélé, pour la première fois, qu’Atg15 possède une activité phospholipase B, ce qui permet à Atg15 de cliver les molécules de phospholipides à deux endroits spécifiques, perturbant ainsi efficacement la membrane phospholipidique.

En résumé, ces travaux approfondissent notre compréhension des processus cellulaires cruciaux, remarque le Dr Kawamata. “La caractérisation de l’activité de rupture des lipides dans la vacuole/lysosome est essentielle pour comprendre comment les lipides sont recyclés. Cette étude fournit des informations sur le recyclage des lipides membranaires et éclaire les travaux sur une gamme de troubles métaboliques.” Comme elle le note, l’autophagie est impliquée dans de nombreuses maladies et peut également constituer une cible médicamenteuse intéressante pour de nouvelles thérapies.