Les scientifiques définissent complètement le processus de méthylation

Les chercheurs de l’UNSW Sydney, pour la première fois, ont complètement défini le processus cellulaire essentiel connu sous le nom de méthylation. Dans un article publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesl’étude historique met l’accent sur le rôle essentiel que joue la méthylation dans la création de protéines.

La méthylation est une réaction chimique au cours de laquelle une petite molécule, connue sous le nom de groupe méthyle, est ajoutée ou « étiquetée » à l’ADN, aux protéines ou à d’autres molécules. Le processus de méthylation peut affecter le comportement d’une cellule, par exemple en entraînant le développement et la différenciation des cellules souches.

Ensemble, le Dr Joshua Hamey et le professeur Marc Wilkins, de la School of BABS, ont complètement défini quelles protéines dans une cellule de levure portent des groupes méthyle, où se trouve l’étiquette et quelle machinerie a été utilisée pour les y mettre.

“Certains aspects de la cellule sont parfaitement compris depuis un certain temps déjà, comme la séquence d’ADN de nombreux génomes”, explique le Dr Hamey, auteur principal de l’étude. Cependant, d’autres systèmes, tels que le marquage chimique des protéines par la cellule, ne sont presque jamais systématiquement compris.

“Nous avons utilisé une méthode formelle pour découvrir exactement ce que nous ne savons pas sur la méthylation”, explique le Dr Hamey. Grâce à une revue de toute la littérature existante sur la méthylation, le duo est arrivé à la conclusion que nous connaissons en fait la grande majorité de ce processus, et qu’il reste très peu à découvrir.

“Nous avons proposé une image presque complète de ce système”, explique le Dr Hamey. “Et bien que cela implique qu’il n’y a pas plus de détails à découvrir dans ce domaine, cela ouvre de nouvelles questions passionnantes sur le système dans son ensemble et sur ce que fait réellement cette étiquette de méthylation.”

Y a-t-il toujours plus à découvrir ?

“Notre travail consiste à essayer de comprendre comment les cellules gèrent l’information et prennent des décisions”, explique le professeur Wilkins. “C’est important car les cellules prennent constamment des décisions pour s’adapter aux changements de l’environnement, pour changer ce qu’elles font, pour continuer à grandir ou pour mourir.”

Ce que l’on sait depuis un certain temps, c’est que dans une cellule, les protéines peuvent être étiquetées avec de petites molécules, qui servent d’unités d’information ou de données. Mais jusqu’à présent, nous n’avons jamais su, pour une cellule, combien de n’importe quel type d’étiquette protéique la cellule possède et quelle machinerie la cellule utilise pour les y placer.

Le système de méthylation comprend des enzymes qui modifient une autre protéine en ajoutant une petite molécule, dans ce cas un groupe méthyle, et en la “marquant”. L’ajout de groupes méthyle peut affecter la façon dont certaines molécules agissent dans le corps et les modifications des schémas de méthylation des gènes ou des protéines peuvent influencer le risque de développer certaines maladies, dont le cancer.

“C’est l’espace dans lequel nous travaillons expérimentalement depuis très longtemps”, explique le professeur Wilkins. “J’ai entrepris de caractériser ce type particulier de modification cellulaire [methylation]mais en mettant l’accent sur le travail à l’intérieur de la levure, en tant qu’organisme modèle pour les cellules humaines et animales.”

Au fil des ans, le professeur Wilkins, le Dr Hamey et d’autres personnes travaillant dans le domaine ont découvert plus de caractéristiques de ce processus, jusqu’à ce qu’il en arrive au point où de moins en moins de caractéristiques étaient identifiées.

“À un certain moment, plus nous essayions, moins nous pouvions en trouver”, explique le Dr Hamey. “Le paradigme existant dans ce domaine est qu’il y a toujours plus à découvrir. Mais cet article remet en question cette idée.”

Définition du système de méthylation

Ensemble, le Dr Hamey et le professeur Wilkins ont analysé systématiquement toute la littérature existante sur le processus de méthylation chez la levure. “Nous avons trouvé un moyen de cataloguer les preuves pour et contre qu’il y ait “plus” à découvrir dans le système biologique de la méthylation”, explique le professeur Wilkins.

Dans tout processus de méthylation, il existe une connexion entre deux protéines (l’enzyme portant le groupe méthyle et la protéine à méthyler), qui constituent l’unité centrale de ce système. “Donc, s’il y avait plus à découvrir, il y aura essentiellement une interaction entre ces deux protéines dont nous ne savons rien”, explique le Dr Hamey.

“Nous avons pu utiliser la connaissance de cette connexion pour cataloguer les preuves existantes et déterminer s’il existe d’autres de ces connexions qui restent inconnues – et si oui, combien.”

Grâce à ce processus systématique, ils sont arrivés à la conclusion que la méthylation était essentiellement complètement comprise dans l’organisme modèle de levure.

Contrôler la croissance et le comportement des cellules

Un grand nombre de ces événements de méthylation sont très importants pour contrôler la réponse de la cellule aux signaux externes, ainsi que la signalisation à l’intérieur de la cellule. Ces processus de signalisation sont importants pour contrôler l’état de la cellule, en particulier la machinerie qui fabrique les protéines.

“À la suite de notre examen systématique, nous pouvons dire que ce système semble être principalement axé sur le contrôle de la façon dont la cellule fabrique les protéines, ce qui est au cœur du fonctionnement de la cellule”, explique le Dr Hamey.

Avoir une image complète de la méthylation et de son rôle essentiel dans la synthèse des protéines ouvre de nouvelles voies sur la manière dont nous pouvons contrôler certains aspects de la croissance et du comportement des cellules.

“Nous avons concentré notre travail sur la cellule de levure – qui présente de nombreuses similitudes avec la cellule humaine mais est plus simple à étudier – et les résultats ont des implications directes pour la manipulation de la levure dans des choses comme le brassage, la boulangerie et les biocarburants et aussi comment les infections à levures et fongiques chez les patients, tels que la candidose et la teigne, peuvent potentiellement être traités », explique le professeur Wilkins.

“De plus, maintenant que nous avons cette carte complète, nous sommes en mesure de poser des questions systématiques sur les raisons de l’évolution de ce système et sa fonction dans le contrôle des processus biologiques centraux”, explique le Dr Hamey. “Ce sont les questions auxquelles nous nous attaquons maintenant.”