Les prix Nobel de Médecine 2013

 

Depuis 1901, les prix Nobel récompensent chaque année les travaux qui ont apporté un grand bénéfice pour toute l’humanité. En 2013, le prix Nobel de médecine a été attribué à trois chercheurs : James Rothman, Randy Schekman et Thomas Südhof, pour leurs travaux sur le système de trafic cellulaire des molécules. En d'autres mots, ils ont montré comment la cellule - qui peut être vue comme une usine à protéines - organise le transport des molécules produites.

Les travaux qui ont valus à Randy Sheckman le prix Nobel de médecine portent sur des levures. Il avait identifié chez ces petits organismes unicellulaires (=constitués d’une seule cellule) des « mutants », qui ne sécrétaient pas correctement les protéines. Un peu comme une usine très mal organisée, ces organismes produisaient des molécules n’importe comment, conduisant notamment à une accumulation au sein de la cellule de vésicules pleines de molécules à sécréter ! En réalité, ces vésicules n’acheminaient plus les molécules entre les différentes organelles, car certains gènes assurant le contrôle de ce trafic intracellulaire étaient mutés et non fonctionnels. Randy Sheckman a alors identifié ces gènes mutés et en a déduit certains des gènes essentiels à la sécrétion des protéines chez la levure. 

 

 

 

Or, lors d’un travail en collaboration, Shekman et Rothman montrent que le système de production des levures est très proche de celui observé chez les cellules humaines ! Comprendre comment les protéines sont acheminées (ou le cas échéant ne le sont pas) au sein des levures aide à comprendre le phénomène analogue chez l’humain.

James Rothman travaillait, quant à lui, sur des cellules de mammifères. Ses travaux ont permis une étude fine du mécanisme qui permet la fusion des vésicules de sécrétion avec la membrane de la cellule. Ce processus implique notamment des protéines particulières appelées SNARE qui forment un véritable complexe permettant l’accrochage des vésicules aux membranes et leur fusion. Ces protéines sont portées à la fois par les vésicules et les membranes cellulaires. Cette étape apporte également un certain contrôle de la sécrétion : Il existe en effet différents type de protéines SNARE membranaires, chacune ne reconnaissant que certains types de SNARE portées par des vésicules ! Ainsi, une vésicule devant emmener son contenu à une organelle ne pourra pas fusionner avec la membrane plasmique et déverser son contenu à l’extérieur de la cellule !

 

 

Pour sa part, Thomas Südhof s’intéresse tout particulièrement à un type de cellule qui sécrète beaucoup de molécules : les neurones ! En effet, la communication entre les neurones se fait par un échange de molécules sur des zones particulières, les synapses. Le neurone émetteur va sécréter au niveau de la synapse des molécules particulières appelées neurotransmetteurs. Ces petits messagers chimiques vont traverser l’espace qui sépare les deux neurones et vont atteindre le neurone receveur afin de lui délivrer son message. Alors que, jusque-là, la plupart des scientifiques étudiaient la réception du message par le neurone, Thomas Südhof s’est penché sur la question de l’émission d’un signal par un neurone. La sécrétion de neurotransmetteurs par le neurone émetteur doit être contrôlée, notamment dans le temps afin d’éviter de transmettre tout et n’importe quoi ! Comment contrôler de façon très précise cette sécrétion ? Bien évidemment, les neurones utilisent les machineries décrites par Shekman et Rothman, mais ils sont également capables de recevoir des « messages » de neurones voisins, qui provoquent dans la cellule un influx de calcium. Südhof a justement décrit comment cet influx de calcium fournit un signal de sécrétion des neurotransmetteurs. Cette découverte permet donc de comprendre comment les neurones contrôlent dans le temps la sécrétion.

 

 

 

Vous l’avez compris, ces travaux récompensés par l’un des plus prestigieux prix scientifique, sont fondamentaux. Ces trois chercheurs ont permis de comprendre comment s’effectue correctement la sécrétion dans la cellule. Alors pourquoi leur donner un prix Nobel, en quoi cela contribue au « bien être de l’humanité » ?

 

Essayez un instant d’imaginer ce que signifierait un problème dans la sécrétion dans notre organisme… Des neurones qui relarguent leurs neurotransmetteurs de façon chaotique, des cellules pancréatiques qui ne sécrètent plus d’insuline, des hormones (déclenchant les règles par exemple) qui seraient libérées n’importe quand… Oui, le fonctionnement de notre corps repose sur la bonne entente de nos organes, de toutes nos différentes cellules ! Ce prix Nobel récompense des travaux qui, en nous permettant de mieux comprendre comment fonctionnent nos cellules, ont ouvert des pistes de recherche pour la compréhension de nombreuses maladies.

 

Ils nous font envisager certaines maladies sous un autre angle ; prenons le diabète, une maladie grave qui nécessite un traitement à vie. Cette maladie est provoquée par une absence de sécrétion de l’insuline : mais est-ce la cellule qui ne produit pas l’insuline, ou que l’insuline en cours de création est bloquée dans la cellule ? En effet, alors que certains types de diabètes sont provoqués par une destruction totale des cellules produisant l’insuline, d’autres types de diabètes sont provoqués par un blocage de la sécrétion dans ces cellules.

De la même façon, des chercheurs se penchent aujourd'hui sur un possible lien entre problème de sécrétion des neurones et la maladie d’Alzheimer…

 

Une autre facette des travaux de Shekman sur la levure, à été de permettre l’exploitation du système de sécrétion de ce petit organisme par les industries pharmaceutiques. En effet, aujourd’hui, la grande majorité de la production d’insuline pour le traitement des diabétiques - ou encore de certains vaccins - se réalise en utilisant l'usine de production qu'est la levure : modifiée génétiquement, elle est programmée pour produire toute seule et en continu les molécules dont nous avons besoin !