Grâce à la microscopie électronique, les scientifiques sont parvenus à produire un modèle 3D d’une partie de la cellule humaine, le ribosome, qui ne mesure pas plus de 30 nanomètres de diamètre. Crédit : Eva Kummer
Les cellules humaines contiennent des ribosomes, une machine complexe qui produit des protéines pour le reste du corps. Les chercheurs sont désormais parvenus à mieux comprendre le fonctionnement du ribosome.
« Il est étonnant que nous puissions visualiser les détails atomiques du ribosome. Parce qu’ils sont minuscules – environ 20 à 30 nanomètres.
C’est ce que déclare la professeure agrégée Eva Kummer du Centre de recherche sur les protéines de la Fondation Novo Nordisk, responsable de la nouvelle étude publiée dans Communications naturelles.
Et ne vous inquiétez pas si vous ne savez pas ce que représente un nanomètre. C’est environ un milliardième de mètre.
Le ribosome
Le ribosome est une partie de la cellule humaine constituée de ribosomes ARN et les protéines ribosomales.
Le ribosome est comme une usine qui fabrique des protéines en suivant un ensemble d’instructions inhérentes aux gènes.
Les ribosomes flottent dans le cytosol cellulaire, les organites cellulaires comme les mitochondries ou le protoplasme des bactéries.
Grâce à la microscopie électronique, Eva Kummer et ses collègues Giang Nguyen et Christina Ritter sont parvenus à réaliser un modèle 3D d’une partie de la cellule humaine, le ribosome, qui ne mesure pas plus de 30 nanomètres de diamètre.
Plus précisément, ils ont pris des instantanés de la fabrication d’un ribosome.
« Il est important de comprendre comment le ribosome est construit et comment il fonctionne, car c’est la seule particule cellulaire qui produit des protéines chez l’homme et tous les autres organismes vivants. Et sans protéines, la vie cesserait d’exister », explique Eva Kummer.
Les protéines sont les principaux éléments constitutifs du corps humain. Votre cœur, vos poumons, votre cerveau et essentiellement tout votre corps sont constitués de protéines produites par le ribosome.
« De l’extérieur, le corps humain semble assez simple, mais sachez que chaque partie du corps est constituée de millions de molécules extrêmement complexes et qu’elles savent toutes quoi faire – c’est assez époustouflant », déclare Eva Kummer.
Le processus d’assemblage complexe du ribosome. Crédit : Eva Kummer
Pliage, assemblage et déplacement au bon endroit
Avant que les ribosomes puissent commencer à produire des protéines, ils doivent d’abord être assemblés à partir de plus de 80 composants différents.
Eva Kummer et ses collègues ont obtenu des modèles 3D de trois étapes différentes de l’assemblage des ribosomes.
« Il s’agit d’une particule complexe composée de nombreuses parties différentes – de nombreuses protéines et composants d’ARN – qui doivent être pliées, assemblées et déplacées au bon endroit. Tout cela ne se produit pas en même temps. L’assemblage des ribosomes est un processus graduel comportant plusieurs étapes », explique-t-elle.
Parmi les trois étapes, le modèle 3D décrivant le premier instant de l’assemblage est le plus intéressant, selon Eva Kummer, car personne n’a été capable de le décrire auparavant.
« À ce stade, nous pouvons par exemple dire qu’une protéine spécifique appelée GTPBP10 est désireuse d’interagir avec un composant dit ARN qui forme une longue hélice », explique Eva Kummer et ajoute :
« En fait, vers le bas de cette hélice se trouve le centre catalytique du ribosome, où sont fabriquées les protéines. C’est pourquoi il est si important que l’hélice soit pliée et placée correctement. »
Pour y parvenir, GTPBP10 saisit l’hélice et la met dans la bonne position pour la synthèse des protéines.
Ce n’est que l’une des nombreuses étapes de l’assemblage des ribosomes sur lesquelles la nouvelle étude a mis en lumière – un aperçu qui pourrait ouvrir la voie à davantage de connaissances sur diverses maladies.
« Les erreurs dans l’assemblage des ribosomes réduisent considérablement la capacité de nos cellules à fabriquer des protéines. Il s’agit par exemple de protéines qui convertissent l’énergie des aliments que nous consommons en pièces d’énergie que le corps peut utiliser pour exécuter toutes sortes de processus cellulaires. Désormais, si le ribosome mitochondrial ne fonctionne pas, notre corps ne peut plus produire suffisamment de pièces d’énergie, ce qui entraîne des maladies telles que des troubles neurodégénératifs et des maladies cardiaques. Et au cours du vieillissement, la production de ces pièces énergétiques fonctionne également de moins en moins efficacement », explique Eva Kummer et ajoute :
« La première étape consiste à comprendre comment les choses fonctionnent. C’est seulement alors que tu pourras essayer de les changer.
Vous pouvez lire « Informations structurelles sur le rôle du GTPBP10 dans la maturation de l’ARN du mitoribosome » dans Communications naturelles.
