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En créant une molécule fluorescente, des chercheurs lémaniques ont pu mesurer la tension de la membrane cellulaire et découvrir comment celle-ci adapte sa surface au volume de la cellule. Des travaux qui pourraient aider à traquer les cellules cancéreuses.
Lorsque le volume d’une cellule augmente, la tension exercée sur la membrane s’accroît, provoquant l’activation de TORC2 - un complexe de protéines permettant la réduction de la tension, a indiqué lundi l'Université de Genève (UNIGE) dans un communiqué.
"La membrane des cellules est constituée de lipides organisés en une bicouche semi-perméable", explique Aurélien Roux, professeur au Département de biochimie et membre du Pôle national de recherche (PRN) Biologie chimique.
"Cette surface est fluide, permettant une grande adaptabilité de la membrane aux changements de forme et de volume de la cellule. Comme toute surface, elle peut être mise sous tension et l’espace entre les lipides s’agrandit alors", poursuit le spécialiste, cité dans le communiqué.
Lorsque cet espace est trop grand et que la membrane risque de rompre, une protéine, nommée Slm1, active TORC2 qui à son tour reproduit des lipides afin d’accroître l’aire de la membrane cellulaire.
Mesurer la tension
Pour connaître la tension de la membrane cellulaire, il faut pouvoir mesurer l’espace existant entre chaque lipide qui la constitue. Stefan Matile, professeur au Département de chimie de l’UNIGE et également membre du PRN, a donc créé une "molécule-sonde", nommée FliptR (Fluorescent Lipid tension Reporter), qui s’insère directement entre les lipides qui constituent la membrane cellulaire.
"Nous avons mis au point une molécule fluorescente munie de deux petites 'palmes' qui définissent entre elles un angle", s’enthousiasme-t-il." Cet angle varie en fonction de la pression exercée sur FliptR, ce qui change la fluorescence de celle-ci".
Dès lors, en fonction de la fluorescence émise, les scientifiques ont pu mesurer l’espace entre les lipides et donc la tension des membranes.
Avec FliptR, les chercheurs disposent d’un nouvel outil précieux. "Nous savons que les cellules cancéreuses ont une tension plus élevée que les cellules normales. Nous espérons que cette molécule fluorescente permettra un jour de les détecter plus facilement", ajoute Stefan Matile.
Mécanisme inverse
Les chercheurs ont également voulu savoir ce qu'il en est lorsque le volume cellulaire diminue et qu’il s’agit de réduire l’aire de la membrane. "Nous pensions qu’il s’agissait du même mécanisme, mais il n’en est rien", s’étonne Robbie Loewith, professeur au Département de biologie moléculaire de l’UNIGE et membre du PRN.
"Nous avons observé qu’un lipide particulier présent dans la membrane cellulaire, PIP2, perd son homogénéité habituelle, perturbant l’activité de TORC2", indique le chercheur. TORC2 étant ainsi inhibé, les lipides dégradés ne sont plus remplacés, d’où une diminution de l’aire de la membrane cellulaire.
Désormais, les scientifiques se concentrent sur les cellules humaines, afin de vérifier si ces mécanismes, observés chez la levure, sont les mêmes pour l’homme. L’idée est de développer à long terme des médicaments capables de réguler TORC2, voire d’empêcher la prolifération de certains cancers.
Le PRN "Biologie chimique - Visualiser et contrôler des processus biologiques à l’aide de la chimie", basé à l'UNIGE et à l'EPFL, utilise des outils chimiques pour mieux comprendre la vie à l’échelle moléculaire. Ces travaux sont publiés dans les revues Nature Chemistry et Nature Cell Biology.