Le fonctionnement des différents types de cellules du corps humain, leurs mécanismes de communication et leurs réactions aux stimuli externes sont au cœur des recherches menées sous le thème Systèmes d’information cellulaire au Complexe des sciences de la vie (CSV) de l’Université McGill. Grâce à un ensemble d’outils de recherche de haute technologie, dont des appareils de pointe en microscopie, électrophysiologie et spectrométrie de masse, les chercheurs du groupe étudient les protéines membranaires dans des cellules vivantes, des tissus et des animaux entiers, et leurs rôles dans diverses maladies comme la fibrose kystique, les arythmies cardiaques, et des pathologies neurodéveloppementales et neurodégénératives (déficience intellectuelle, syndrome du X fragile, maladie d’Alzheimer, douleur).
Selon le professeur Alvin Shrier, responsable du thème Systèmes d’information cellulaire, la création du CSV a permis d’attirer à McGill certains des biologistes moléculaires et cellulaires les plus talentueux du monde entier. L’accès facile à l’équipement de pointe que compte le Complexe et l’environnement très collaboratif contribuent grandement au succès du CSV à attirer de jeunes chercheurs prometteurs. « Ces recrutements n’auraient pas été possibles sans le Complexe », confie le Pr Shrier, en soulignant que les laboratoires communs ont déjà donné lieu à maintes collaborations fructueuses. « Cela a rassemblé les gens. »
Trois percées majeures en matière de systèmes d’information cellulaire
1. Comprendre le fonctionnement des circuits du cerveau: Le cerveau humain regorge de récepteurs de neurotransmetteurs, ces protéines de signalisation cruciales pour la coordination de l’activité des neurones et des circuits du cerveau. Un dérèglement de leur activité cause la maladie humaine, comme l’autisme chez l’enfant en bas âge, la schizophrénie et l’épilepsie chez l’adulte, de même que la maladie d’Alzheimer et le parkinsonisme chez la personne âgée. Des travaux réalisés récemment au laboratoire du Pr Derek Bowie ont mis en lumière le rôle déterminant d’une famille de protéines auxiliaires (helper) qui modifient une classe abondante de récepteurs de neurotransmetteurs, appelés récepteurs AMPA. Étant donné l’expression génétique de ces sous-unités auxiliaires de récepteurs AMPA dans différentes régions du cerveau, le ciblage sélectif des complexes de récepteurs pourrait se révéler utile dans le développement de nouveaux composés thérapeutiques favorisant une meilleure spécificité et, partant, moins d’effets secondaires pour les patients. La plus récente étude du laboratoire a permis de franchir un pas important en découvrant comment les récepteurs AMPA interagissent avec les sous-unités auxiliaires. Outre de fournir des indications précieuses sur les mécanismes moléculaires des circuits neuronaux à la base du comportement humain, ces résultats permettent de mieux comprendre les maladies du cerveau.
Neuron. 2016 Mar 16;89(6):1264-1276. doi:10.1016/j.neuron.2016.01.038. Epub 2016 Feb 25.
2. Une stratégie thérapeutique combinée pour la fibrose kystique: Les traitements actuels pour la fibrose kystique (FK) sont inefficaces contre la cause première la plus courante de la maladie: des défauts dans le repliement du régulateur muté de la perméabilité transmembranaire de la fibrose kystique (CFTR) nouvellement synthétisé, ΔF508-CFTR, gênant l’atteinte de sa forme tridimensionnelle adéquate. Cette mutation entrave la capacité du corps à produire la quantité appropriée d’eau et de sel dans la muqueuse gastro-intestinale et des poumons, ce qui cause une viscosité épithéliale et de fréquentes infections. Il ressort de récents travaux menés au laboratoire du Pr Gergely Lukacs que la combinaison de nouveaux composés ciblant de multiples défauts structurels peut corriger les défauts dans le repliement de ΔF508-CFTR et améliorer la fonction épithéliale. Les résultats pourraient être porteurs de nouvelles solutions thérapeutiques appropriées pour 50% des personnes atteintes de FK.
Nature Medicine 2018 Oct 8. doi: 10.1038/s41591-018-0200-x. [Epub ahead of print]
3. Une nouvelle forme de déficience intellectuelle: L’équipe du laboratoire du Pr John Orlowski a découvert, en collaboration avec des scientifiques étrangers, une nouvelle forme de déficience intellectuelle non syndromique. Elle est caractérisée par une dysfonction cognitive allant de modérée à grave, des réflexes vifs, une hypotonie, une faiblesse musculaire et une clinodactylie bilatérale. Les chercheurs ont fait la lumière sur un défaut génétique récurrent dans le gène appelé SLC9A7, sur le chromosome X, qui régule l’homéostasie du pH de l’appareil de Golgi et la glycosylation de protéines. Le dérèglement de ces processus cellulaires pourrait être à l’origine de la physiopathologie cellulaire et des déficits neurodéveloppementaux associés à cette forme non syndromique de déficience liée au chromosome X.
Human Molecular Genetics (sous presse) https://doi.org/10.1093/hmg/ddy371