Publié le 2024-02-29 14:35:00. Une nouvelle étude de l’UC San Diego et de Scripps Research révèle des mécanismes clés régissant la production de protéines dans les neurones, ouvrant des perspectives pour mieux comprendre les troubles neurologiques et leurs origines moléculaires.
- Les variations dans les formes d’ARN messager (ARNm), appelées isoformes, influencent directement la quantité de protéines produites par les neurones.
- Les chercheurs ont identifié que les isoformes d’ARNm avec des régions régulatrices plus longues favorisent une production protéique plus importante dans l’hippocampe.
- Des états de traduction variables, « élevés » ou « faibles », distinguent les neurones les plus actifs des moins actifs, impactant la communication neuronale et la production d’énergie.
Comprendre comment les cellules cérébrales orchestrent la production de protéines est crucial pour décrypter les mécanismes à l’œuvre dans les maladies neurologiques. Une équipe de chercheurs de l’UC San Diego, de Scripps Research, du Broad Institute du MIT et de Harvard, des Laboratoires Sanford et du Houston Methodist Research Institute a récemment mis en lumière des aspects essentiels de ce processus.
L’étude a révélé que différentes isoformes d’ARNm, issues du même gène, n’ont pas le même impact sur la quantité de protéine produite. Les chercheurs, notamment Samantha Sison, Eric Kofman (UC San Diego) et Federico Zampa (Scripps Research), ont constaté que dans les neurones de l’hippocampe, les isoformes dotées de régions régulatrices plus longues tendent à être traduites en protéines à un rythme plus élevé.
« Des travaux antérieurs ont montré comment les changements dans l’expression des isoformes sont fortement corrélés aux troubles neurologiques, mais la raison derrière cela n’a pas été bien comprise », explique Lippi.
Lippi
Cette découverte suggère que la préférence cellulaire pour une isoforme particulière pourrait modifier les niveaux de protéines, offrant ainsi une nouvelle piste pour comprendre les pathologies neurologiques.
Au-delà des différences entre les types de cellules, l’étude a également mis en évidence une variabilité au sein même des populations neuronales. Les chercheurs ont observé que les neurones peuvent exister dans des états de traduction « élevés » ou « faibles », produisant des protéines à des rythmes considérablement différents. Les neurones en état de traduction élevé ont tendance à produire des protéines impliquées dans la communication interneuronale et la production d’énergie, suggérant que ces états pourraient refléter le niveau d’activité neuronale.
« Nos travaux suggèrent que si les cellules préfèrent une isoforme à une autre, elles pourraient en réalité modifier leurs niveaux de protéines. »
Lippi
Selon Yeo, l’ensemble de données sur le « translatome » cérébral – l’ensemble complet des ARNm traduits en protéines – constitue un point de départ pour une compréhension plus approfondie de la coordination de la production protéique dans les cellules cérébrales saines et de ses implications dans les maladies.
Les co-auteurs de l’étude incluent Pratibha Jagannatha, Grady Nguyen, Jack Naritomi, Chun-Yuan Chen, Orel Mizrahi, Steven Blue et Ryan Marina (UC San Diego) ; Su Yeun Choi, David Sievert, Sourish Mukhopadhyay, Dong Yang, Cailynn Wang, Zhengyuan Pang et Li Ye (Scripps Research) ; Asa Shin, Akanksha Khorgade et Aziz Al’Khafaji (Broad Institute du MIT et de Harvard) ; Wenhao Jin (Laboratoires Sanford) ; et Kristopher Brannan (Houston Methodist Research Institute).
Cette recherche a été financée en partie par des subventions des National Institutes of Health (subventions MH126719, NS121223, EY031597, HG011864, NS103172, HG004659, HG009889 et HG010646).