Le catalogue de protéines donne une image dynamique des mitochondries, au-delà de ce que l’on connaissait des humains et des levures. Crédit : Dr David Furness/Université de Keele/SPL
Les scientifiques ont cartographié avec des détails sans précédent les protéines qui composent les mitochondries de six organismes – cinq parasites unicellulaires et une plante – répartis dans l’arbre de vie eucaryote.
Les résultats, décrits dans neuf articles publiés dans Cellule, Cell Press Bleu, Cellule Moléculaire et Biologie actuelle le 1er octobre1–9révèlent des dizaines de protéines que l’on ne trouve pas chez l’homme mais qui sont partagées par les parasites, dont certaines provoquent le paludisme ou la maladie du sommeil. Les résultats pourraient aider les scientifiques à concevoir de nouveaux traitements pour ces maladies.
Ces travaux ont également suscité un débat de longue date sur l’origine de la mitochondrie.
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Mieux connue comme la centrale électrique de la cellule eucaryote car elle produit de l’énergie, la mitochondrie possède son propre petit ADN, distinct de celui du noyau de la cellule. Mais l’ADN mitochondrial et nucléaire code pour les protéines qui composent cet organite. La plupart de ce que l’on sait sur les mitochondries provient d’études sur l’homme et la levure, explique Vamsi Mootha, biologiste des mitochondries au Howard Hughes Medical Institute de Boston, Massachusetts, qui a dirigé le projet de catalogues « mitoprotéomes ».
Maintenant, en analysant les protéines mitochondriales dans plusieurs branches eucaryotes, l’équipe a détecté davantage de protéines qui pourraient indiquer des voies moléculaires non étudiées.
Un trésor de protéines parasitaires
Mootha et ses collègues ont analysé le protéome de plusieurs parasites, dont Giardia lamblia1, qui infecte environ 280 millions de personnes dans le monde chaque année et provoque la diarrhée10. Giardia Les parasites possèdent de minuscules organites ressemblant à des mitochondries qui sont notoirement difficiles à étudier car ils vivent dans l’intestin d’autres organismes, sans oxygène, explique Pavel Doležal, biologiste cellulaire à l’Université Charles de Prague, en République tchèque.
Mootha et ses collègues ont identifié un total de 59 protéines mitochondriales G. lamblia — 32 qui étaient connus des scientifiques auparavant et 27 nouveaux1. La fonction de 34 d’entre eux est inconnue, ce qui est surprenant, dit Doležal, car “cela signifie qu’il existe un nouveau métabolisme que nous ne connaissons pas. Et il a été négligé”.
En combinant les mitoprotéomes des six organismes avec ceux connus des humains et des levures, les chercheurs ont rassemblé une collection de 8 619 protéines mitochondriales réparties en 3 199 familles.2. Environ 43 % de ces familles n’ont pas été enregistrées dans une base de données géante de protéines connue sous le nom de Pfam. Et 33 familles de protéines sont conservées chez les agents pathogènes eucaryotes mais absentes chez l’homme.
Ces protéines peuvent être des « cibles médicamenteuses idéales » pour des thérapies précises qui agiraient sur les protéines parasitaires mais pas sur celles humaines, explique Mootha.
Des origines obscures
Les chercheurs conviennent que les mitochondries ont émergé il y a deux milliards d’années lorsqu’une bactérie a été engloutie par une cellule archée et a commencé à vivre à l’intérieur dans une relation mutuellement bénéfique – connue sous le nom d’endosymbiose. Cette bactérie, devenue plus tard la mitochondrie, aurait fourni de l’énergie à ses archées hôtes.
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