Une cellule contient 42 millions de molécules

Une recherche suggère qu’une cellule de la levure contient environ 42 millions de molécules de protéines. La compréhension de la quantité de protéines dans une cellule est une avancée importante pour comprendre la mécanique cellulaire.


Les cellules de levure expriment les protéines qui ont du vert tandis que les étiquettes fluorescentes rouges les rendent invisibles - Crédit : Brand Ho
Les cellules de levure expriment les protéines qui ont du vert tandis que les étiquettes fluorescentes rouges les rendent invisibles - Crédit : Brand Ho

C’est officiel, il y a environ 42 millions de molécules de protéines dans une simple cellule selon une équipe de chercheurs dirigée par Grant Brown, professeur de au Centre de recherche cellulaire et biomoléculaire Donnelly de l’Université de Toronto. Analysant les données de près de deux douzaines d’études sur l’abondance des protéines dans les cellules de levure, l’équipe a pu produire pour la première fois des estimations fiables du nombre de molécules pour chaque avec des travaux publiés dans la revue Cell Systems.

Les protéines, base du système biologique

Les protéines constituent nos cellules et elles sont chargées de la plus grande partie du travail. Elles sont responsables du code génétique, car les recettes pour la construction de protéines sont stockées dans le code ADN des gènes. En expliquant les travaux, Brown a déclaré qu’étant donné que la cellule est l’unité fonctionnelle de la biologie, c’est simplement une curiosité naturelle de vouloir savoir ce qu’il y a dedans et la quantité de chaque type.

Il y a une autre raison pour laquelle les scientifiques voudraient connaitre le nombre de protéines. De nombreuses maladies sont causées par le fait d’avoir trop peu ou trop d’une certaine protéine. Plus les scientifiques connaissent la manière dont la quantité des protéines est contrôlée et mieux ils seront en mesure de trouver des solutions en cas de carence ou de surabondance.

Même si les chercheurs ont étudié la quantité des protéines depuis des années, les résultats ont été rapportés dans des unités arbitraires en semant la confusion sur le terrain et rendant difficile la comparaison des données entre les différents laboratoires. De nombreux groupes, par exemple, ont estimé les niveaux de protéines en collant une étiquette fluorescente sur les molécules de protéines et en déduisant leur quantité par le nombre de cellules qui brillent. Mais les différences inévitables dans l’instrumentation signifient que différents laboratoires ont enregistré différents niveaux de luminosité émis par les cellules. D’autres laboratoires ont mesuré les niveaux de protéines en utilisant des approches complètement différentes.

Des mesures précédentes non fiables

Il était difficile de conceptualiser la quantité de protéines dans la cellule, car les données ont été rapportées à des échelles radicalement différentes selon Brandon Ho, étudiant diplômé au laboratoire Brown qui a fait la plupart des travaux sur le projet. Pour convertir des mesures arbitraires en nombre de molécules par cellule, Ho s’est tourné vers la levure de boulangerie, un microbe monocellulaire facile à étudier qui offre une fenêtre sur le fonctionnement d’une cellule de base. Les levures sont également le seul organisme pour lequel il y avait suffisamment de données disponibles pour calculer le nombre de molécules pour chacune des 6 000 protéines codées par le génome de la levure grâce à 21 études distinctes qui ont mesuré la quantité de toutes les protéines de levure. Aucun de ces ensembles de données n’existe pour les cellules humaines où chaque type de cellule contient seulement un sous-ensemble de protéines codées par les 20 000 gènes humains.

42 millions de molécules dans une seule cellule

La richesse des données existantes sur les levures a permis à Ho de tout rassembler, de l’évaluer et de convertir les vagues mesures de la quantité des protéines en quelque chose qui a du sens, en d’autres termes, des molécules par cellule. L’analyse de Ho révèle pour la première fois la quantité de molécules de chaque protéine dans la cellule avec un nombre total de molécules estimé à environ 42 millions. La majorité des protéines existent dans une gamme étroite de 1000 à 10 000 molécules. Certaines sont extrêmement abondantes à plus d’un demi-million d’exemplaires tandis que d’autres existent dans moins de 10 molécules dans une cellule.

En analysant les données, les chercheurs ont pu dégager un aperçu des mécanismes par lesquels les cellules contrôlent la quantité de protéines distinctes en ouvrant la voie à des études similaires dans les cellules humaines qui pourraient aider à révéler les racines moléculaires de la maladie. Ils ont également montré que l’apport d’une protéine est en corrélation avec son rôle dans la cellule ce qui signifie qu’il peut être possible d’utiliser les données de la quantité pour prédire ce que font les protéines.

Enfin, dans une découverte qui réjouira les biologistes des cellules, Ho a montré que la pratique courante consistant à assembler des étiquettes luminescentes sur des protéines a peu d’effet sur leur quantité. Même si l’approche a révolutionné l’étude de la biologie des protéines, en permettant en 2008 à ses découvreurs Osamu Shimomura, Martin Chalfie et Roger Tsien d’avoir le prix Nobel de chimie, elle a aussi attisé les craintes que le marquage puisse affecter la durabilité des protéines.

Cette étude sera d’une grande valeur pour toute la communauté de la levure et au-delà selon Robert Nash, biocurateur principal de la , qui mettra les données à la disposition des chercheurs du monde entier. Il a également ajouté qu’en présentant la quantité des protéines dans un format commun et intuitif, le laboratoire Brown a donné l’occasion à d’autres chercheurs de réexaminer ces données et ainsi faciliter les comparaisons entre études et la génération d’hypothèses.

Source : Cell Systems (http://www.cell.com/cell-systems/fulltext/S2405-4712(17)30546-X)

N'oubliez pas de voter pour cet article !
1 étoile2 étoiles3 étoiles4 étoiles5 étoiles (No Ratings Yet)
Loading...
mm

Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *