Prolifération cellulaire et développement: décryptage d'un mécanisme commun à la plante et l'animal
Publié par Adrien le 10/02/2019 à 08:00
Source: INRA
Le gène TCTP est présent chez tous les animaux et les végétaux ; il est impliqué aussi bien dans la formation des organes chez l'embryon que dans la prolifération des tumeurs, cancéreuses ou non. Les travaux des chercheurs de l'Inra, de l'ENS de Lyon, du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Lyon 1, et de l'Université Paris-Sud permettent d'éclaircir comment la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine lorsque la...) TCTP régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la multiplication (La multiplication est l'une des quatre opérations de l'arithmétique élémentaire avec l'addition, la soustraction et la division .) cellulaire. En 2010, les scientifiques avaient déjà découvert que ce gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide...) participait à la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la multiplication cellulaire, et que cette fonction était conservée chez deux organismes modèles très éloignés, une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des...), Arabidopsis, et une mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du mot italien musca, qui désigne de nos jours principalement un genre (Musca) comprenant la mouche domestique. Il désigne d'une...), la drosophile. Ces nouveaux résultats, majeurs dans la compréhension de la prolifération cellulaire et de la formation des organes, sont publiés dans la revue PloS Genetics le 8 février 2019.

Les équipes scientifiques de l'Inra, de l'Ecole normale supérieure de Lyon, et du CNRS, ont utilisé en parallèle la plante Arabidopsis thaliana et la mouche du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu grâce à l'oxydation de l'éthanol dans le vin, le cidre, la bière et autres boissons fermentées. Le...) Drosophila melanogaster (la drosophile) pour décrypter plus précisément la voie de régulation protéique impliquant la protéine TCTP lors du développement animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques....) et végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon l'origine étymologique du terme, végètent. Contrairement...). Afin de comprendre comment ce gène régule la prolifération cellulaire, les chercheurs ont recherché les protéines partenaires de TCTP. Comme pour la pêche à la ligne, les chercheurs ont utilisé TCTP comme appât pour capturer des facteurs pouvant se lier à elles dans des cellules en pleine division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la fonction...) cellulaire.

Une cascade de régulation par des complexes protéiques communs aux animaux et aux végétaux

L'approche utilisée a permis de découvrir que la protéine TCTP interagit avec une protéine appelée CSN4, membre d'un complexe protéique dit COP9. Ce complexe est connu pour être impliqué dans la régulation de nombreux processus cellulaires tels que la signalisation hormonale, la régulation du cycle cellulaire, la croissance et développement des organismes, ainsi que dans la défense contre les pathogènes (virus,...). Le rôle de COP9 dans ces processus se fait notamment via la régulation de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) d'un autre complexe protéique dit CULLIN-RING E3 ubiquitin ligases (CRLs) qui cible les protéines pour dégradation. Comme TCTP, le complexe COP9 est une cible de traitements contre le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle...) chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...).


"La plante Arabidopsis (a) et la mouche Drosophila (b) ont permis de découvrir le rôle important du gène TCTP ainsi que les complexes COP9 et CRL, commun à ces deux organismes, pour la division cellulaire au cours du développement. (c) embryon d'Arabidopsis(d) image d'oeil de Drosophile visualisé par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à l'œil...) en fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) © J. Szecsi et B. Mollereau

Cette étude a permis de montrer chez Arabidopsis que TCTP détourne la fonction du complexe COP9 ce qui affecte son rôle dans la régulation du deuxième complexe protéique, CRL. Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) indiquent en effet que lors de l'entrée des cellules en division, TCTP séquestre CSN4 rendant ainsi le complexe COP9 inactif. Cela conduit à une activation (Activation peut faire référence à :) de la prolifération cellulaire, vraisemblablement via une augmentation de la fraction active du complexe protéique CRL.

Les données montrent que ce processus de séquestration de CSN4 par TCTP, affecte spécifiquement le rôle de COP9 dans la régulation du cycle cellulaire, et donc de la division cellulaire et la formation des organes. De plus, des travaux complémentaires utilisant la mouche drosophile comme modèle animal, montrent que ce mécanisme est commun aux animaux et aux végétaux.

Cette avancée dans la compréhension des fonctions de TCTP au sein des plantes devrait apporter de nouvelles pistes permettant de mieux comprendre comment les organes se développent depuis l'embryon et aussi de faire progresser la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) dans le développement, la défense contre les pathogènes et contre le cancer.

Le rôle du gène TCTP dans la prolifération cellulaire

Les recherches sur le cancer chez l'homme ont permis d'identifier le gène TCTP ; il permet la production de "Translationally Controlled Tumor Protein", la protéine TCTP. Elles ont montré que ce gène est fortement surexprimé dans de nombreuses cellules cancéreuses. Il serait impliqué dans les mécanismes de développement des cellules et de prolifération cellulaire. Une réversion (La réversion est, en génétique, plus précisément dans le domaine de la biologie de l'évolution, le retour d'un caractère à un état primitif se manifestant par une mutation...) tumorale, c'est-à-dire une diminution du développement des tumeurs (massif cellulaire à multiplication non contrôlée), a d'ailleurs été observée lorsque l'expression de TCTP est inhibée.

TCTP est un gène présent chez les animaux et chez les végétaux. Lorsque ce gène est supprimé ou désactivé, les organismes ne croissent pas et meurent au stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) de l'embryon, preuve que TCTP est un gène essentiel pour le développement de l'embryon et de l'organisme.

Référence

Betsch L, Boltz V, Brioudes F, Pontier G, Girard V, Savarin J, Wipperman B, Chambrier P, Tissot N, Benhamed M, Mollereau B, Cécile Raynaud C, Bendahmane M, Szécsi J (2019). TCTP and CSN4 control cell cycle progression and development by regulating CULLIN1 neddylation in plants and animals. PLoS Genet15(1): e1007899. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007899
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