L’axone géant de calmar n’a pas dit son dernier mot

21/02/2013

Les axones géants de calmar ont joué un rôle très important dans l’étude des propriétés biophysiques du potentiel d’action. Des chercheurs de l’Institut Weizmann (Rehovot, Israël) tirent encore parti de ce modèle pour étudier le transport axonal bidirectionnel. Le transport axonal est par définition une question centrale de la biologie moderne. Précisément car il ne suffit pas qu’un gène s’exprime ou que la protéine pour laquelle il code soit traduite…mais que celle-ci soit acheminée, distribuée au bon endroit et au bon moment pour remplir sa fonction.

D’un point de vue neuronal le transport bidirectionnel résulte de l’activité de moteurs moléculaires impliqués dans le transport de cargos dans des sens opposés sur un réseau de transport constitués de microtubules. Les kinésines prennent en charge le transport du corps cellulaire vers la terminaison nerveuse (transport antérograde). A contrario, les dynéines permettent de rapatrier un ensemble de signaux et composants cellulaires vers le corps cellulaire et le noyau (transport rétrograde). Ce dialogue est d’autant plus important qu’il permet de réagir de manière efficace à des changements abrupts de l’activité neuronale, comme lors d’une tache de mémorisation ou au contraire lors d’une lésion du nerf. De nombreux travaux ont montrés que des perturbations du transport neuronal participent à des troubles de la migration neuronale durant le développement cérébral ou encore à des maladies neurodégénératives. Les investigations réalisées dans ce domaine ont permis d’avancer des concepts pouvant expliquer comment le transport dans un sens se voit balancé par le transport dans la direction opposée. Un premier mécanisme consiste en une compétition mécanique qui mène à une domination temporaire d’un des deux types de moteurs moléculaires. Dans ce modèle par exemple plusieurs moteurs de polarités opposées sont disponibles pour s’engager dans le transport le long des microtubules. A l’équilibre, l’action antagoniste de ces deux classes de protéines va causer une immobilité de la vésicule. Ce n’est que lorsque l’une des deux classes domine en termes d’activité (en tous cas assez pour induire le détachement des complexes moteurs antagonistes) que le mouvement net de la vésicule concerne un sens privilégié.

Une étude récemment publiée dans Biology open, réalisée par le laboratoire du Dr. Orly Reiner au département de biologie moléculaire de l’Institut Weizmann, en collaboration avec un groupe de l’Institut Max Planck de Dresde (Allemagne), a examiné le rôle de Ndel1 (une protéine cytoplasmique se liant à la dynéine) sur le transport bidirectionnel de vésicules. Des billes fluorescentes couplées à Ndel1, un peptide de Ndel1 contenant une séquence d’interaction donnée ou un peptide contrôle ont étés injectées dans un axone de calmar, disséqué et placé sur lame de verre. Cette méthode permet ensuite de suivre le transport par microscopie. Les présents travaux ont notamment permis d’apprécier le caractère discontinu des mouvements contrairement à ce suppose l’activité des moteurs moléculaires in vitro. De manière surprenante, l’action de Ndel1 ne concerne pas strictement le transport rétrograde (comme pourrait le suggérer la liaison aux dynéines) mais agit en faveur du transport antérograde. Si l’on se penche sur la distribution des mouvements instantanés on peut observer une augmentation des « pas » antérogrades aux dépens de périodes de stagnation. La longueur des mouvements rétrograde restant, elle, peu affectée. En revanche celle des mouvements antérogrades est augmentée, principalement lorsque les peptides de Ndel1 sont utilisés. Les auteurs suggèrent que Ndel1 pourrait agir par inhibition de la résistance exercée par le dynéine. Ce qui confirme l’engagement simultané des deux classes de moteurs a un moment donné. Cette étude permet de montrer que des protéines régulatrices pourraient moduler (via des domaines particuliers) le transport bidirectionnel de cargos sans affecter le nombre de moteurs moléculaires.

Source : BE Israël numéro 83 (24/01/2013) – Ambassade de France en Israël / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72046.htm

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