Les scientifiques découvrent une protéine « éponge à toxines » dans les grenouilles empoisonnées qui stocke en toute sécurité des alcaloïdes dangereux, offrant ainsi de nouvelles approches potentielles pour traiter les empoisonnements humains. (Concept de l’artiste.) Crédit : Issues.fr.com
Une protéine nouvellement identifiée aide les grenouilles empoisonnées à accumuler et à stocker une toxine puissante dans leur peau qu’elles utilisent pour se défendre contre les prédateurs.
Les scientifiques ont identifié la protéine qui aide les grenouilles empoisonnées à accumuler en toute sécurité les toxines de leur homonyme, selon une étude publiée le 19 décembre dans la revue eLife.
Les résultats résolvent un mystère scientifique de longue date et pourraient suggérer des stratégies thérapeutiques potentielles pour traiter les humains empoisonnés par des molécules similaires.
Alcaloïdes : du café à la peau de grenouille
Les composés alcaloïdes, comme la caféine, rendent le café, le thé et le chocolat délicieux et agréables à consommer, mais peuvent être nocifs en grande quantité. Chez l’homme, le foie peut métaboliser en toute sécurité des quantités modestes de ces composés. Les minuscules grenouilles empoisonnées consomment beaucoup plus d’alcaloïdes toxiques dans leur alimentation, mais au lieu de décomposer les toxines, elles les accumulent dans leur peau comme mécanisme de défense contre les prédateurs.
« La manière dont les grenouilles empoisonnées peuvent transporter des alcaloïdes hautement toxiques dans leur corps sans s’empoisonner est depuis longtemps un mystère », explique l’auteur principal Aurora Alvarez-Buylla, doctorante au département de biologie de l’université de Stanford en Californie, aux États-Unis. « Nous avions pour objectif de répondre à cette question en recherchant des protéines susceptibles de lier et de transporter en toute sécurité les alcaloïdes dans le sang des grenouilles venimeuses. »
La grenouille empoisonnée Diablito, Oophaga sylvatica, est originaire de Colombie et d’Équateur. Crédit : Marie-Thérèse Fischer (CC BY 4.0)
Percer le secret de la grenouille
Alvarez-Buylla et ses collègues ont utilisé un composé similaire à l’alcaloïde de la grenouille venimeuse comme une sorte d’« hameçon moléculaire » pour attirer et lier les protéines dans les échantillons de sang prélevés sur la grenouille venimeuse Diablito. Le composé de type alcaloïde a été conçu par bio-ingénierie pour briller sous une lumière fluorescente, permettant à l’équipe de voir les protéines lorsqu’elles se lient à ce leurre.
Ensuite, ils ont séparé les protéines pour voir comment chacune interagissait avec les alcaloïdes dans une solution. Ils ont découvert qu’une protéine appelée globuline liant les alcaloïdes (ABG) agit comme une « éponge à toxines » qui collecte les alcaloïdes. Ils ont également identifié comment la protéine se lie aux alcaloïdes en testant systématiquement quelles parties de la protéine étaient nécessaires pour la lier avec succès.
Implications humaines et recherches futures
« La manière dont l’ABG lie les alcaloïdes présente des similitudes avec la manière dont les protéines qui transportent les hormones dans le sang humain se lient à leurs cibles », explique Alvarez-Buylla. « Cette découverte pourrait suggérer que les protéines de gestion des hormones de la grenouille ont développé la capacité de gérer les toxines alcaloïdes. »
Les auteurs affirment que les similitudes avec les protéines humaines transportant les hormones pourraient fournir un point de départ aux scientifiques pour tenter de créer des protéines humaines capables d’éponger les toxines. « Si de tels efforts aboutissent, cela pourrait offrir une nouvelle façon de traiter certains types d’empoisonnements », déclare l’auteur principal Lauren O’Connell, professeur adjoint au département de biologie et membre de l’Institut de neurosciences Wu Tsai de l’Université de Stanford. .
« Au-delà de la pertinence médicale potentielle, nous avons acquis une compréhension moléculaire d’un élément fondamental de la biologie de la grenouille venimeuse, ce qui sera important pour les travaux futurs sur la biodiversité et l’évolution des défenses chimiques dans la nature », conclut O’Connell.
Financement : National Science Foundation, New York Stem Cell Foundation, National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, Howard Hughes Medical Institute, Fundación Alfonso Martín Escudero, Wu Tsai Human Performance Alliance.
