« Les protéines sont les éléments constitutifs de notre corps »: Vous avez probablement déjà entendu cette phrase. Les protéines sont essentielles à la formation des structures de notre corps et à leur fonctionnement.
Tout comme les briques et le ciment s’assemblent pour former des pièces, puis un bâtiment entier, de multiples composants s’assemblent pour former la structure de notre corps. L’un de ces composants – un élément essentiel, à cela – est le collagène. Les fibres de cette protéine constituent la base de notre peau, de nos muscles, de nos os et de tout autre organe du corps. C’est sur cette base que notre tissu conjonctif est construit.
Cependant, malgré son importance dans la structure de notre corps, il y avait encore des lacunes dans notre compréhension de la façon dont les fibres de collagène sont synthétisées par les fibroblastes (qui sont des cellules spécialisées pour cette fonction). À ce stade, un groupe de chercheurs japonais est intervenu pour relever le défi. L’équipe, dirigée par le professeur adjoint, le Dr Toshiaki Tanaka de l’Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech), a développé un système d’imagerie en direct pour observer comment un type spécifique de procollagène, le type I, est traité à l’intérieur des cellules.
Le Dr Tanaka explique comment ils « ont inséré des étiquettes protéiques fluorescentes dans le pré-procollagène α1 de type I ». Le marquage du procollagène (molécules formées à l’intérieur des fibroblastes puis transformées en collagène) était auparavant déconseillé, car l’ajout de ces marqueurs compromettait la structure délicate du collagène et entraînait une production anormale de collagène. Cependant, dans leur article (qui a été publié en ligne le 18 février 2022, puis dans le volume 5, numéro 5 de Alliance des sciences de la vie en mai 2022), l’équipe du Dr Tanaka mentionne comment ils ont pu identifier les régions où les étiquettes protéiques pourraient être insérées sans compromettre la stabilité structurelle du collagène. Ils ont ensuite introduit ce procollagène marqué dans des fibroblastes et les ont étudiés en temps réel, en utilisant la microscopie confocale, l’immunocoloration et les tests de collagène.
Rapportant les résultats, le Dr Tanaka déclare : « On pense que les fibroblastes sécrètent un précurseur du collagène, qui se compose de collagène, de N-propeptide (ou N-pp) et de C-propeptide (ou C-pp). Extracellulairement, N-pp et C-pp sont ensuite clivés par des enzymes appelées peptidases et forment du collagène. Mais nous avons découvert que ces propeptides sont clivés à l’intérieur du fibroblaste.
Des études d’imagerie en direct ont montré qu’après avoir été clivée, la N-pp était transportée à l’extérieur de la cellule, mais la C-pp s’accumulait autour du noyau de la cellule, où elle était davantage traitée et dégradée, avant qu’une petite quantité ne soit sécrétée à l’extérieur.
Le traitement, le transport et la sécrétion intracellulaires du collagène ont donc été identifiés comme l’étape la plus lente de la synthèse du collagène. Naturellement, la vitesse de ce traitement contrôle la vitesse de synthèse du collagène. Ainsi, en surveillant cette étape avec une imagerie en direct (comme cela a été fait dans cette étude), les chercheurs peuvent détecter efficacement et rapidement les changements relatifs dans la sécrétion de collagène.
En fait, l’équipe a pris une longueur d’avance et a tenté de détecter également ces changements, en particulier dans la fibrose hépatique, une maladie résultant de la sécrétion déséquilibrée de collagène et de certaines autres protéines par les cellules étoilées hépatiques (CSH). Ce déséquilibre provoque la formation de tissu cicatriciel dans notre foie, compromettant grandement son fonctionnement normal. L’équipe a utilisé des HSC, qui permettent la guérison et la réponse aux blessures dans notre foie, pour ces expériences.
« Dans la fibrose hépatique, les CSH sont activées et commencent à sécréter des fibrilles de collagène anormalement épaisses et longues. Dans nos expériences, nous avons observé que la production de ces fibres de collagène était liée à un traitement intracellulaire défectueux du procollagène », explique le Dr Tanaka. À l’avenir, le Dr Tanaka prédit le développement de molécules et de thérapies pour réguler la production de collagène. « Ces molécules pourraient aider à traiter des maladies résultant d’un trouble sous-jacent de la synthèse du collagène, comme la fibrose hépatique. »
Toshiaki Tanaka et al, le procollagène visualisé Iα1 démontre le traitement intracellulaire des propeptides, Alliance des sciences de la vie (2022). DOI : 10.26508/lsa.202101060