Les réactions biochimiques essentielles sont séparées dans le temps


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    Les manuels vous diront que dans les cellules en division, la production de nouveaux pics d’ADN pendant la phase S, tandis que la production d’autres macromolécules, telles que les protéines, les lipides et les polysaccharides, se poursuit plus ou moins au même niveau. Les biologistes moléculaires de l’Université de Groningen, dirigés par le professeur Matthias Heinemann, ont maintenant découvert que ce n’est pas vrai : la synthèse des protéines montre deux pics et la synthèse des lipides un seul. Ces changements pourraient expliquer les oscillations métaboliques qui conduisent à la division cellulaire, que le groupe a découvertes précédemment. Leurs nouveaux résultats ont été publiés dans Métabolisme naturel le 27 février.

    Chaque cellule eucaryote en division passe par le cycle cellulaire : d’une phase de croissance (G1) à une phase de synthèse de nouvel ADN (S), une phase de brèche (G2) et enfin une phase de division cellulaire par mitose (M). Les textes érudits sur la division cellulaire vous diront qu’en dehors de la synthèse de l’ADN, toutes les autres molécules de la cellule, telles que les protéines, les lipides et les polysaccharides, sont produites à un rythme plus ou moins constant tout au long des phases du cycle cellulaire.

    Mesures dynamiques

    Il y a sept ans, Matthias Heinemann et son groupe ont décrit des oscillations du métabolisme cellulaire, qui semblaient orchestrer le processus de division cellulaire eucaryote. Son équipe a maintenant étudié plus en détail le métabolisme et mesuré la vitesse à laquelle les protéines, les lipides et les polysaccharides sont produits au cours du cycle cellulaire. Et ils ont découvert que les manuels étaient faux.

    «Nous avons utilisé des mesures microscopiques dynamiques dans des cellules individuelles pour montrer comment la production de différentes macromolécules culmine à différents moments», explique Heinemann. Le taux de base de la synthèse des protéines a culminé pendant la phase G1, diminué pendant la phase S et a de nouveau culminé dans la seconde moitié du cycle cellulaire. «Nous avons également constaté que la synthèse des lipides et des polysaccharides, les éléments constitutifs de la paroi cellulaire, ne culminait qu’une seule fois: également dans la seconde moitié.

    Blocs de construction

    Pour déterminer le taux de synthèse des protéines, les scientifiques ont utilisé une méthode établie de surveillance des protéines fluorescentes. Ils ont également conçu une deuxième méthode, plus sophistiquée, grâce à laquelle ils ont pu valider que la production de protéines semblait suivre le schéma à deux vagues. «Nous avons dû développer cette deuxième méthode parce que nos résultats allaient à l’encontre de ce que nous et tout le monde savions sur le métabolisme du cycle cellulaire», explique Vakil Takhaveev, le premier auteur de l’article. «Dans cette nouvelle méthode, nous avons sondé la sensibilité d’une cellule à un inhibiteur de la biosynthèse des protéines à chaque instant du cycle cellulaire. Il s’est avéré que cette sensibilité a des pics à différentes phases du cycle cellulaire.

    Dans leurs Métabolisme naturel papier, Heinemann et son équipe montrent que les différents éléments constitutifs des cellules ne sont pas produits en même temps. De plus, les chercheurs ont montré que l’ensemble du métabolisme central doit changer pour satisfaire cette production ségrégée dans le temps de blocs de construction. Par exemple, ils ont découvert que le taux de consommation de glucose, l’excrétion d’éthanol et la respiration sont attribués à des phases spécifiques du cycle cellulaire.

    Fait intéressant, ces nouvelles mesures concordent avec leurs découvertes antérieures, explique Heinemann: «La cellule doit activer différentes voies de biosynthèse pour produire des acides aminés ou des lipides. Cela produit des changements dans les flux de métabolites et cela explique pourquoi nous avons précédemment trouvé des oscillations métaboliques lors de la division cellulaire. Cependant, cela laisse la question de savoir comment cela se produit exactement et pourquoi. “Pour le moment, nous ne pouvons que spéculer”, déclare Heinemann. «L’un des aspects est que si une cellule se développe simplement, tous les éléments constitutifs sont nécessaires en même temps. Mais lors de la division, la situation est plus complexe. Il se pourrait bien que la séquence de production puisse aider la cellule à se diviser.

    Cancer et vieillissement

    La pression osmotique pourrait en être la clé. ‘Pensez à gonfler un ballon. Au début, vous avez besoin d’une pression très élevée, mais une fois qu’elle commence à se dilater, une pression plus faible suffit. Peut-être que la cellule produit d’abord beaucoup de protéines pour augmenter la pression osmotique à l’intérieur de la cellule, ce qui pourrait aider à séparer la cellule fille», explique Heinemann. “Encore une fois, ce ne sont que des spéculations, mais je pense qu’il y a une raison biophysique derrière les schémas que nous avons observés.”

    Il poursuivra ces idées et recherchera les mécanismes de régulation responsables des différentes phases de la synthèse des briques cellulaires. “Nous ne savons pas encore comment cela fonctionne, mais il serait extrêmement intéressant de le découvrir et de voir comment ces systèmes de régulation pourraient être perturbés.” Les découvertes actuelles et les travaux futurs sont nécessaires à la compréhension fondamentale de la physiologie cellulaire et nous aideront à terme à lutter contre le cancer et le vieillissement.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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