Même ce qui est remarquablement familier peut parfois donner lieu à de nouvelles découvertes: des chercheurs de l’ETH Zurich ont récemment identifié un compartiment jusqu’alors inconnu dans les cellules de mammifères. Ils l’ont nommé l’exclusif. Il est constitué d’anneaux d’ADN appelés plasmides. Les chercheurs ont maintenant publié les détails de leur découverte dans la revue Molecular Biology of the Cell.
C’est dans le plasma cellulaire que les chercheurs ont découvert ce nouveau compartiment, exceptional et jamais caractérisé auparavant. Ceci est exceptionnel car or truck les cellules eucaryotes (cellules dotées d’un noyau) conservent généralement la majeure partie de leur ADN dans le noyau cellulaire, où il est organisé en chromosomes.
Certains des plasmides qui aboutissent dans l’exclusome proviennent de l’extérieur de la cellule, tandis que d’autres, appelés anneaux télomériques, proviennent des extrémités coiffées des chromosomes, les télomères. Dans certaines cellules cancéreuses notamment, celles des télomères sont régulièrement pincées et réunies pour previous des anneaux. Cependant, ceux-ci ne contiennent pas les ideas des protéines. Les chercheurs de l’ETH Zurich ont été les premiers à montrer que le noyau cellulaire élimine ces anneaux d’ADN et les dépose, avec les plasmides provenant de l’extérieur de la cellule, dans le plasma cellulaire.
Cela prouve que les cellules sont capables de différencier, d’une aspect, l’ADN qui leur est propre et encore nécessaire, et, d’autre portion, l’ADN étranger ou vraisemblablement inutile, qu’elles éjectent ensuite du noyau. « C’est l’une des fonctions d’hygiène clés que remplissent les cellules pour protéger les chromosomes. Les plasmides qui ne peuvent pas être séparés pourraient théoriquement s’incruster dans les chromosomes. Il est moreover possible que les gènes des plasmides nucléaires des virus ou des bactéries soient traduits en protéines, ce qui perturbe la physiologie cellulaire», explique Ruth Kroschewski de l’Institut de biochimie de l’ETH Zurich.
L’excluso déclenche-t-il des réponses car-immunes ?
On ne sait pas encore quelles autres fonctions remplissent l’exclusivité. Kroschewski, qui a coordonné l’étude, estime que l’exclusome pourrait jouer un rôle dans la mémoire immunologique cellulaire. Depuis de nombreuses années, les biologistes du monde entier étudient une protéine spéciale qui s’accroche à l’ADN, en particulier à celle présente dans le plasma cellulaire. Il a déjà été établi que cette protéine se lie également aux anneaux d’ADN. Ce faisant, il déclenche éventuellement une cascade de signaux qui incite les cellules à produire et à libérer des substances messagères inflammatoires. Ceux-ci indiquent à l’organisme qu’il pourrait y avoir un problème avec un agent pathogène, tel qu’un virus, qui justifie une réponse immunitaire.
Kroschewski et son équipe pensent qu’il est feasible que la protéine en dilemma s’accroche aux anneaux d’ADN présents dans l’exclusome, créant ainsi l’illusion prolongée d’une an infection. « Le corps reçoit sans cesse le signal que le problème est toujours là », explique le chercheur. Cela signifie que le système immunitaire n’a d’autre choix que de répondre au messager inflammatoire, dit-elle. « Et comme la cascade de signalisation pro-inflammatoire ne s’atténue pas mais continue on, cela pourrait bien faciliter les réponses car-immunes telles que le lupus érythémateux disséminé », explique Kroschewski.
Un vestige de l’évolution
Kroschewski suppose que l’exclusome remonte au début de l’évolution, lorsque les eucaryotes ont émergé. Il est communément admis que les premières cellules eucaryotes résultaient de la fusion d’une forme précoce de bactérie avec un archéon, un organisme unicellulaire semblable à une bactérie. Leur ADN en forme d’anneau, provenant de deux organismes différents, devait être organisé et protégé contre la dégradation. À mesure que l’évolution avançait, un mécanisme s’est développé pour garantir que les molécules d’ADN étaient automatiquement enfermées dans une enveloppe membranaire – ce qui se produit au niveau de l’exclusome récemment découvert.
Bien que l’enveloppe exclusome ressemble à celle du noyau cellulaire, elle est beaucoup plus easy, comme l’explique Kroschewski : « L’enveloppe exclusome présente des lacunes qui ne peuvent être observées dans l’enveloppe nucléaire que dans les premiers stades de sa development. » Dans le cas de l’enveloppe nucléaire, ces lacunes se referment avec le temps ou sont comblées par des protéines de pores spécifiques. En revanche, l’enveloppe unique ne se développe pas davantage. « Peut-être que l’exclusome est une première tentative de output d’un noyau cellulaire », explique Kroschewski.
La raison pour laquelle les plasmides sont enveloppés dans une enveloppe membranaire incomplète reste floue. « Il semble que seul l’ADN chromosomique soit jugé » suffisamment bon « pour être enfermé dans une enveloppe nucléaire entièrement formée, et que l’ADN extra-chromosomique ne l’est pas », explique Kroschewski. L’ADN en forme d’anneau provenant de l’extérieur et les plasmides auto-fabriqués avec la séquence des extrémités des chromosomes ne semblent pas posséder les caractéristiques requises. « Nous ne savons pas encore quelle est cette caractéristique », dit Kroschewski. Il en va de même pour de nombreux features de cet organite récemment découvert. La biologiste cellulaire de l’ETH et son équipe envisagent désormais de percer les mystères de l’exclusome en examinant les modifications cellulaires au niveau de l’ADN plasmidique ainsi que la « licence » permettant de déposer des plasmides dans l’exclusome.
