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Autophagie cellulaire

Le Prix Nobel 2016 de Physiologie et de Médecine a été décerné au Professeur Yoshinori Ohsumi pour la découverte des mécanismes de l'autophagie cellulaire.

L'autophagie cellulaire est le mécanisme naturel, régulé et destructeur de la cellule qui désassemble les composants inutiles ou dysfonctionnels. Il permet plusieurs rôles cellulaires:

- La maintenance cellulaire : L'autophagie cellulaire (macroautophagie) est essentielle pour la survie et la santé des cellules. Ce processus crucial assure le traitement et la réutilisation des déchets à l'intérieur de chaque cellule vivante. Par macroautophagie, les constituants cytoplasmiques ciblés sont isolés du reste de la cellule au sein d'une vésicule à double membrane appelée autophagosome. L'autophagosome finit par fusionner avec les lysosomes et le contenu est dégradé et recyclé.

- Faire face à la famine - L'autophagie joue un rôle vital lorsqu’un animal est affamé, par exemple lors d'une pénurie saisonnière de nourriture. Lors d’une famine, les cellules décomposent les protéines, les composants non essentiels ou les structures endommagées et les réutilisent pour générer de l'énergie. Chez l'homme adulte, ce processus peut fournir suffisamment d'énergie pour survivre pendant environ quatre semaines sans nourriture.

- Réponse à l'infection - L'autophagie joue également un rôle essentiel dans l'immunité cellulaire, car elle peut piéger, dégrader et recycler les pathogènes intracellulaires, ce qui peut conduire à l'activation de réponses immunitaires innées et adaptatives contre les microorganismes. De nombreux mécanismes de l'hôte existent pour reconnaître et cibler les bactéries intracellulaires par les autophagosomes. Cependant, la co-évolution entre les cellules hôtes et les pathogènes a sélectionné de nombreux micro-organismes infectieux capables d'éviter ou d'usurper l'autophagie à leur propre bénéfice. Un sous-ensemble de virus et de bactéries subvertissent la voie autophagique pour favoriser leur propre réplication.

- Métabolisme - Les cellules détruisent leur propre contenu en l'enfermant dans des membranes, formant des vésicules qui sont ensuite transportées vers un compartiment de recyclage dans les cellules, lieu de dégradation. On pense que la perturbation de ce mécanisme est liée au vieillissement et à toutes sortes de maladies telles que le cancer, les maladies infectieuses, les maladies immunologiques et les troubles neurodégénératifs. Les souris mutées ont permis l'étude de l'autophagie et de ses anomalies chez les mammifères.

C'est dans les années 1960 que les chercheurs ont découvert chez le rat et la souris que les cellules pouvaient détruire leur propre contenu, ce qui leur a valu le prix Nobel en 1974. Mais à l'époque, il était difficile d’étudier le phénomène. On connaissait donc peu de choses sur le phénomène et le mécanisme de l'autophagie, sur les gènes impliqués, ou son rôle dans la maladie et le développement normal. C'est jusqu'à ce que le Dr Ohsumi commence à étudier le processus dans la levure de boulanger. Et ce jusqu’à 30 ans plus tard lorsqu'Ohsumi mit en place des expériences qui ont identifiés les mécanismes génétiques et moléculaires essentiels à l'autophagie. En utilisant la levure de boulanger comme modèle, Ohsumi a montré les mécanismes sous-jacents de l'autophagie et expliqué comment un processus similaire existe dans les cellules humaines. Son travail a conduit à un nouveau paradigme dans notre compréhension de la façon dont une cellule recycle son contenu. 

 

De la levure aux mammifères

 

Il s'avère que chez les humains et les autres mammifères, il existe des homologues de presque tous les gènes de l'autophagie de la levure, bien que la situation se complique chez les mammifères qui ont plus d'une copie pour chacun des gènes. Le professeur Noboru Mizushima de l'Université de Tokyo a fait une avancée importante quand, travaillant avec Yoshinori Ohsumi, il a développé une souris transgénique dans laquelle une protéine appelée LC3 qui se trouve dans la membrane autophagosomique est fusionnée à une protéine fluorescente verte (GFP - voir le prix Nobel pour Chemistry 2008). Cette souris lui a permis, ainsi qu'à ses collègues, d'observer et de surveiller le processus d'autophagie in vivo chez la souris pour la première fois.

Ces découvertes ont inspiré des centaines de chercheurs dans le monde entier à étudier le processus et ont conduit à un tout nouveau domaine de recherche. Ils ont ouvert la voie à la compréhension de l'importance fondamentale de l'autophagie dans de nombreux processus physiologiques.

 

References:

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/press.html  

http://micro.med.harvard.edu/Micro214/ChoyAutophagyReview_optional.pdf

https://www.nytimes.com/2016/10/04/science/yoshinori-ohsumi-nobel-prize-medicine.html

https://speakingofresearch.com/2016/10/03/nobel-prize-2016/


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