comment les homeoproteines sculptent le cerveau

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source CNRS:

[center]Cerveau : l'échappée belle de protéines nucléaires[/center]


Ici le cervelet, là le cortex… À l'instar des autres organes, le cerveau voit sa forme façonnée par les gènes de développement. Une partie d'entre eux encode les « homéoprotéines ». Œuvrant dans le noyau des cellules, elles contrôlent leur prolifé­ration, leur migration, leur mort et leur différenciation, pour assurer la formation des bons organes à la bonne place. Ces molécules font aussi office de « balises » : elles donnent à chaque cellule sa position dans l'organisme. Essentiel, pour communiquer avec ses voisines. Dans le cas des neurones, les chercheurs savent que les cônes de croissance, « têtes chercheuses » des axones 1, savent rejoindre sur de longues distances les « bonnes » cellules avec lesquelles établir une synapse. Quels types d'informations ­jalonnent leurs trajets ? Comment agissent leurs homéoprotéines ? Font-elles appel à des molécules intermédiaires ? Avec un récent article publié dans Nature 2, l'équipe d'Alain Prochiantz, à l'École normale supérieure, apporte un nouvel éclairage sur cet étrange ballet.

Bref retour en 1990, lorsque ces chercheurs commencent à pister les homéoprotéines. On connaît leur rôle moléculaire : « transcrire » les gènes de la morphogenèse en molécules d'ARN 3. Et leur « scène » : le noyau. C'est alors une surprise que de les découvrir capables de traverser spontanément les membranes cellulaires. Quelques années plus tard, l'équipe identifie leurs mécanismes d'entrée et de sortie 4.

Voilà donc des molécules nucléaires qui sortent et s'échangent d'une cellule à l'autre. Étonnant. Restait à y trouver un (bon) sens biologique… « J'avais l'idée que ces molécules avaient aussi la capacité de transformer l'ARN messager en protéines, ce que l'on appelle “traduction”, explique Alain Prochiantz. Mais il me manquait une pièce pour identifier une fonction associée à cet échange. »

Elle viendra d'une discussion avec Christine Holt, de l'université de Cambridge : le guidage des axones requiert la fabrication locale de protéines, dans les cônes de croissance. Les deux équipes s'associent pour étudier in vitro la migration des neurones de la rétine vers les centres cérébraux visuels. Dans ceux-ci, on trouve une homéoprotéine nommée Engrailed, exprimée selon un gradient de concentration. Ne porterait-elle pas elle-même les « indications routières » jusque dans les cônes de croissance ? Pour le savoir, les chercheurs placent ces derniers, issus de différentes zones rétiniennes, dans des solutions d'Engrailed. Gagné ! La protéine pénètre dans les cônes, y régule la synthèse de nouvelles protéines et oriente ainsi la navigation des axones. Et Alain Prochiantz de souligner à quel point « ce transfert direct de ­l'information de position constitue un gain d'information génétique ».


Patricia Chairopoulos

1. Principal prolongement d'un neurone.
2. 3 nov. 2005, vol. 438, n° 7064, p. 94.
3. Molécules intermédiaires entre l'ADN et les protéines.
4. Et elle a caractérisé les petites séquences peptidiques impliquées.