Chaque jour, des millions de cellules meurent dans notre corps. Les cellules n’éclatent pas simplement à la fin de leur vie, mais plutôt une protéine spécifique sert de point de rupture pour la rupture de la membrane cellulaire. Des chercheurs de l’Université de Bâle ont maintenant pu élucider le mécanisme exact au niveau atomique. Ils ont publié leurs résultats dans Nature.
La mort cellulaire est cruciale pour tous les organismes. Les cellules endommagées ou infectées par des virus ou des bactéries s’éliminent en lançant un programme « suicide » intégré, qui empêche le développement de tumeurs et la propagation d’agents pathogènes dans le corps.
Jusqu’à récemment, on supposait que les cellules éclataient simplement et mouraient à la fin de leur vie. Aujourd’hui, des chercheurs du Biozentrum de l’Université de Bâle, de l’Université de Lausanne et du Département de science et d’ingénierie des biosystèmes (D-BSSE) de l’ETH Zurich ont fourni de nouvelles informations sur l’étape finale de la mort cellulaire. Dans la revue Nature, ils décrivent comment une protéine appelée ninjurine-1 s’assemble en filaments qui fonctionnent comme une fermeture éclair et ouvrent la membrane cellulaire, entraînant ainsi la désintégration de la cellule. Ces nouvelles connaissances constituent une étape importante dans la compréhension de la mort cellulaire.
La protéine agit comme un point de rupture dans la membrane cellulaire
Divers signaux, tels que des composants bactériens, déclenchent la machinerie de mort cellulaire. Au stade final de ce processus, la membrane protectrice de la cellule est compromise par de minuscules pores qui permettent aux ions de pénétrer dans la cellule. « La compréhension commune était que la cellule gonfle ensuite jusqu’à ce qu’elle éclate finalement en raison de l’augmentation de la pression osmotique », explique le professeur Sebastian Hiller, qui dirige un groupe de recherche au Biozentrum de l’Université de Bâle. « Nous résolvons maintenant comment les cellules se rompent réellement. Au lieu d’éclater comme un ballon, la protéine ninjurine-1 fournit un point de rupture dans la membrane cellulaire, provoquant une rupture à des sites spécifiques. »
Crédit : Université de Bâle
En utilisant des techniques avancées telles que des microscopes hautement sensibles et la spectroscopie RMN, les scientifiques ont pu élucider le mécanisme par lequel la ninjurine-1 induit la rupture de la membrane au niveau des atomes individuels. La ninjurine-1 est une petite protéine intégrée dans la membrane cellulaire.
« Après avoir reçu la commande de suicide, deux protéines ninjurine-1 se regroupent initialement et forment un coin dans la membrane », explique Morris Degen, premier auteur de l’étude et Ph.D. étudiant au doctorat. École de l’Institut suisse des nanosciences. « De grandes lésions et des trous sont formés par de nombreuses autres protéines se fixant au coin initial. De cette façon, la membrane cellulaire est clivée pièce par pièce jusqu’à ce que la cellule se désintègre complètement. » Les débris cellulaires sont ensuite éliminés par le propre service de nettoyage du corps.
« Il est maintenant évident que les cellules n’éclatent pas sans la ninjurine-1. Elles gonflent dans une certaine mesure en raison de l’afflux d’ions, mais la rupture de la membrane dépend de la fonction de cette protéine », ajoute Hiller. « Le chapitre des manuels sur la mort cellulaire sera élargi avec ces belles idées structurelles. »
Une meilleure compréhension de la mort cellulaire facilitera la recherche de nouvelles cibles médicamenteuses. Des interventions thérapeutiques pour traiter le cancer sont envisageables, puisque certaines cellules tumorales échappent à la mort cellulaire programmée. Aussi, dans le cas de mort cellulaire prématurée observée dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson ou dans des conditions potentiellement mortelles telles que le choc septique, les médicaments qui interfèrent dans ce processus pourraient constituer une option thérapeutique potentielle.
Plus d’information:
Morris Degen et al, Base structurelle de la rupture de la membrane plasmique médiée par NINJ1 dans la mort cellulaire, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-05991-z