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Cienciaes.com : Un nouvel espion moléculaire sur les cellules.

2022-03-03 11:51:49

Aujourd’hui, je veux vous parler d’une avancée qui va nous permettre de mieux explorer l’intérieur des cellules, en relation avec leur état de santé ou de maladie. Comme vous le savez, les cellules contiennent plusieurs organites à l’intérieur, qui sont des structures moléculaires générées et maintenues par la cellule qui remplissent les différentes fonctions dont elle a besoin pour rester en vie. Comme pour tout, il existe des organites plus connus et d’autres moins connus. Les plus célèbres sont probablement les chromosomes, qui contiennent les ADN et contrôler l’accès à l’information génétique. D’autres organites bien connus sont les mitochondries, les générateurs de l’énergie chimique dont la cellule a besoin. Les organites comme le protéasome ou les lysosomes sont probablement moins connus. Cependant, ces derniers remplissent également une fonction fondamentale. Ce n’est autre que le recyclage des composants cellulaires anciens ou dégénérés, c’est-à-dire l’élimination des déchets moléculaires qui, s’ils ne sont pas recyclés, rendraient la vie impossible à la cellule. Les deux organites partagent la tâche de recycler des composants provenant de deux sources différentes.

Le protéasome recycle principalement les protéines anciennes ou malformées solubles dans le cytoplasme cellulaire, la soupe de composants moléculaires, les enzymes et leurs substrats, qui nagent dans le milieu aqueux contenu entre la membrane externe et la membrane du noyau cellulaire. Le protéasome fonctionne comme un lave-auto automatique, sauf qu’au lieu de les laver, il les sépare en leurs composants. Dans un protéasome de voiture, un « carasome » comme on pourrait l’appeler, les vieilles voitures entreraient entières dans l’entrée du tunnel et ressortiraient par la sortie brisées en roues, portes, capots, sièges, volants, batteries, câbles, etc. Eh bien, dans le cas du protéasome, les anciennes protéines entrent par l’une de ses extrémités et à l’intérieur elles sont coupées en petits morceaux, appelés peptides, qui quittent le protéasome par l’autre extrémité. Les peptides ainsi formés peuvent ensuite être traités plus efficacement pour extraire leurs acides aminés, qui pourraient être utilisés pour fabriquer de nouvelles protéines. De plus, ces peptides servent de signal d’identité pour la cellule qui les produit, puisqu’ils sont présentés par le complexe majeur d’histocompatibilité, nécessaire pour indiquer aux lymphocytes T du système immunitaire l’état de santé des cellules.

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Toutes les protéines ne se trouvent pas dans le cytosol. Beaucoup sont associés à la membrane cellulaire, à la fois externe et interne. Ces protéines ne sont pas solubles et lorsque leur recyclage est nécessaire elles ne peuvent pas passer dans le cytoplasme et atteindre le protéasome, car elles sont encore piégées par la membrane cellulaire. Pour cette raison, ces protéines, ainsi que les protéines d’autres cellules qui peuvent s’y lier de l’extérieur, ont besoin d’un autre mécanisme de recyclage. Ce mécanisme fait intervenir des vésicules, appelées lysosomes, qui, comme leur nom l’indique, sont des corps (somes) qui lysent et se cassent. Ce qu’ils cassent, ce sont avant tout les protéines, mais, dans ce cas, d’autres types de molécules, comme les lipides ou les glucides, peuvent également être détruites. Ceci grâce au fait que les lysosomes contiennent de nombreuses enzymes digestives, une soixantaine différentes, qui se retrouvent à un pH acide, similaire à celui de l’estomac, ce qui favorise la dégradation des liaisons chimiques qui maintiennent les enzymes digestives entre elles. acides et autres molécules biologiques.

Comme pour tout processus vital, comme le recyclage des composants moléculaires des cellules, leurs défaillances ou imperfections provoquent des maladies plus ou moins graves. Par exemple, la défaillance d’une molécule chargée d’aider à introduire certaines protéines lymphocytaires dans le protéasome pour les dégrader peut conduire au développement de maladies auto-immunes, dans lesquelles le système immunitaire attaque l’organisme lui-même, ou peut conduire à la génération de tumeur cellules qui peuvent causer des leucémies ou des lymphomes. Le dysfonctionnement des lysosomes conduit au développement de maladies de surcharge lysosomale, qui peuvent aussi, à l’occasion, conduire au développement de certaines tumeurs. De plus, les lysosomes participent non seulement au recyclage des anciens composants membranaires, mais participent également à sa réparation, aux processus immunitaires et aux processus de mort cellulaire programmée qui sont essentiels pour maintenir le bon équilibre de l’organisme.

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Un groupe de chercheurs de l’Université de Cincinnati, aux États-Unis, s’intéresse depuis plusieurs années à pouvoir connaître le statut du pH des lysosomes de manière rapide et non invasive, c’est-à-dire sans avoir besoin de les extraire des cellules. , les tuant et les détruisant. La valeur du pH de ces organites est un indicateur fiable de leur état fonctionnel. Le savoir est important en tant qu’outil de diagnostic et à d’autres fins tout aussi importantes, comme nous le verrons.

Les chercheurs ont pu, après plusieurs années d’efforts, mettre au point une molécule qui se lie aux lysosomes et révèle sa valeur de pH grâce à des changements de sa couleur. C’est une sonde, c’est-à-dire une molécule qui permet d’espionner l’état des lysosomes en temps réel.

Vous connaissez peut-être les papiers dits indicateurs de pH, qui contiennent des pigments qui changent de couleur en fonction du niveau d’acidité de la solution avec laquelle ils entrent en contact. Vous pouvez les acheter en ligne, si vous êtes curieux, ils ne sont pas trop chers. La sonde moléculaire développée par les chercheurs est capable de faire quelque chose de similaire, bien que dans ce cas le changement de couleur soit plus limité. La sonde est de couleur vert clair mais sa couleur s’approfondit à mesure que le pH devient plus acide.

Cuando la sonda penetra en el interior de una célula viva y se incorpora a la membrana de los lisosomas, es capaz de revelar la posición de estos y el valor de pH de cada uno, así como los cambios que experimentan los lisosomas en posición y acidez au fil du temps. Cela permet désormais d’extraire des informations sur la dynamique et l’évolution des lysosomes à l’intérieur d’une cellule sur plusieurs jours, ce qui n’était pas facile ni même possible à étudier auparavant.

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Les chercheurs ne se contentent cependant pas de ces résultats. À l’aide d’autres sondes précédemment développées, qui révèlent la position des mitochondries en rouge, ils sont capables de mesurer la distance moyenne entre les lysosomes et les mitochondries à l’aide d’une microscopie à haute résolution. Les chercheurs découvrent ainsi deux faits intéressants jusqu’alors inconnus. La première, que les mitochondries augmentent de taille au cas où des maladies dégénératives commenceraient à se développer. La seconde, que les lysosomes se rapprochent des mitochondries si elles sont endommagées. À l’heure actuelle, l’importance de ces nouvelles découvertes pour le diagnostic ou le traitement de certaines maladies est inconnue.

Pour tenter de comprendre son importance, les chercheurs développent de nouveaux logiciels basés sur l’intelligence artificielle. Il est prévu que le logiciel puisse apprendre à extraire des informations des différences entre les images de cellules saines et de cellules malades traitées avec ces sondes moléculaires ou d’autres futures. Il est prévu que l’examen de l’image cellulaire permette, entre autres, de prédire si une cellule deviendra une tumeur ou non et d’aider au diagnostic et à la classification des maladies dégénératives ou tumorales pour aider à déterminer l’efficacité des traitements potentiels pour celles-ci. . . Ce sont des avancées qui, comme d’habitude, témoignent de l’ingéniosité de certains scientifiques et de l’espoir que la science offre toujours des progrès.



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