Des scientifiques découvrent une « valve de trop-plein » dans les cellules liées à la maladie de Parkinson

Tout comme les éviers et les baignoires sont équipés de trop-pleins pour éviter les déversements, les cellules humaines semblent disposer d’une protection intégrée similaire. Une nouvelle étude réalisée par des scientifiques de l’Université des sciences appliquées de Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), du LMU Munich, de la TU Darmstadt et de Nanion Technologies, publiée dans PNAS (Actes de l’Académie nationale des sciences), révèle ce système de protection. Dirigée par le professeur Christian Grimm (LMU Munich) et le Dr Oliver Rauh (H-BRS), l’équipe a décodé la fonction longtemps controversée du canal ionique TMEM175. Leurs découvertes suggèrent qu’à l’intérieur des lysosomes, ce canal agit comme une soupape de trop-plein, empêchant l’environnement de devenir trop acide.

Lysosomes et contrôle de l’acidité cellulaire

Les lysosomes sont de petits compartiments entourés de membranes qui servent de centres de recyclage aux cellules. Ils décomposent les grosses molécules en éléments constitutifs plus simples que la cellule peut réutiliser. Pour que ce processus fonctionne correctement, les lysosomes doivent maintenir un environnement acide.

Le pH mesure la concentration de protons (H+) dans une solution, et des valeurs de pH plus faibles indiquent des niveaux de protons plus élevés. Une protéine spécialisée pompe des protons dans les lysosomes pour créer cette acidité. Cependant, le maintien du bon équilibre nécessite des protéines supplémentaires intégrées dans la membrane lysosomale. L’étude met en avant TMEM175 comme un acteur clé dans le réglage précis de cet équilibre.

Les chercheurs pensent que dans les cellules saines, le TMEM175 aide à maintenir le niveau d’acidité idéal, permettant ainsi une décomposition efficace des déchets. Lorsque des mutations perturbent ce canal, la régulation du pH est altérée. En conséquence, les protéines ne sont pas correctement dégradées, ce qui peut entraîner la mort des cellules nerveuses. Des recherches antérieures ont établi un lien entre les problèmes de fonction lysosomale et le vieillissement et les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson. “Notre étude établit que le canal ionique TMEM175 joue ici un rôle décisif”, explique le Dr Oliver Rauh.

Le canal ionique TMEM175 transporte le potassium et les protons

Pendant des années, les scientifiques ne savaient pas exactement où se trouvait le TMEM175 dans les cellules ni ce qu’il faisait réellement. Son nom simple, qui signifie protéine transmembranaire 175, reflète à quel point on en savait peu au départ. Au fil du temps, l’intérêt pour le TMEM175 s’est accru à mesure que des preuves le liaient aux maladies neurodégénératives, en particulier la maladie de Parkinson.

Les chercheurs ont finalement confirmé que TMEM175 est un canal ionique qui déplace les particules chargées à travers la membrane lysosomale. Cependant, un débat était en cours quant à savoir s’il transportait principalement des ions potassium ou des protons, et comment ces mouvements affectaient le fonctionnement des cellules, tant dans des états sains que malades.

Un capteur de pH qui ajuste le flux de protons

“J’ai travaillé sur de nombreux canaux ioniques, et TMEM175 est de loin le plus étrange de tous”, explique le Dr Oliver Rauh, qui a déménagé de la TU Darmstadt au H-BRS pour travailler dans la collaboration de recherche CytoTransport. “Lorsque nous avons commencé le projet il y a environ six ans, on pensait que TMEM175 était un canal potassique. Sa fonction était complètement inconnue. Nous avons maintenant pu démontrer que TMEM175 conduit non seulement des ions potassium, mais aussi des protons, et est donc directement impliqué dans la régulation du pH, c’est-à-dire de la concentration en protons, à l’intérieur des lysosomes.”

“La plupart des expériences ont été réalisées selon la méthode du patch clamp”, explique Christian Grimm, expert en techniques de mesure de l’activité électrique des membranes lysosomales. Cette méthode a permis à l’équipe d’analyser le comportement du canal dans différentes conditions. Leurs résultats montrent que TMEM175 peut détecter le moment où l’acidité atteint un niveau critique et ajuster le flux de protons en conséquence.

“Nos résultats créent une base importante pour une meilleure compréhension des processus fonctionnels dans les lysosomes et de la fonction du canal TMEM175, qui était contestée auparavant”, déclarent les auteurs. “Dans le même temps, nos connaissances sur la protéine TMEM175 offrent une structure cible prometteuse pour le développement de médicaments destinés à traiter ou à prévenir les maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson.”