Cet acide aminé essentiel chez l'homme, la méthionine, régule le programme de contrôle de la croissance cellulaire. C’est ce que nous explique cette recherche de l’Institut inStem (Bangalore, Inde) qui, en décryptant l’action de ce métabolite, apporte, dans la revue Molecular Biology of the Cell, une explication très attendue sur le rôle de la méthionine dans le maintien de la croissance cellulaire, et notamment celle des cellules cancéreuses. Ce faisant, l’étude laisse espérer de nouvelles stratégies pour contrôler la croissance de nombreux types de cancer.
Car les chercheurs montrent ici que la méthionine agit comme un signal de croissance pour les cellules, et met en marche tout un programme métabolique de prolifération cellulaire. Une première compréhension qui ouvre la voie à de nouvelles cibles permettant de bloquer la croissance cellulaire dans les cancers.
Pour que les cellules se développent et se divisent, elles doivent être dans un état « anabolique » (de réactions chimiques), où la production de tous les blocs de construction nécessaires s'effectue de manière satisfaisante. On pensait auparavant que tant que suffisamment d'éléments nutritifs seraient présents, les cellules continueraient à se développer sous le contrôle de différents programmes de signalisation interne. Toutefois, des études plus récentes ont identifié le rôle clé de petits agents intermédiaires et produits du métabolisme biologique, des métabolites, qui agissent comme des molécules de signalisation et contrôlent les programmes de croissance cellulaire.
Méthionine et cancer : plusieurs études sur le cancer ont suggéré que la méthionine pourrait être l’un de ces métabolites de signalisation, car de nombreux cancers semblent en dépendre pour leur croissance. Cependant, le processus via lequel la méthionine contrôle la croissance cellulaire restait peu compris.
Comprendre l’action de la méthionine sur la levure : les chercheurs ont opté pour le modèle le plus simple, la levure, pour tenter de comprendre ce mécanisme induit par la méthionine. Ils ont analysé les profils d’expression génique et évalué la nouvelle synthèse des éléments de base nécessaires à la croissance cellulaire pour reconstituer le programme anabolique ou la chaine d’événements moléculaires déclenchée par la méthionine. Bref, c’est toute la cascade d’événements transcriptionnels et métaboliques capables de soutenir la croissance cellulaire qui vient d’être décryptée sur la levure (Cf illustration).
Les cellules perçoivent la méthionine comme un indicateur de croissance : Lorsque la méthionine vient à manquer, les cellules ne se développent pas (à gauche sur visuel), mais quand la méthionine est abondante, elle agit comme un signal de croissance et déclenche une cascade d'événements biochimiques, conduisant finalement à la croissance cellulaire (à droite). Ce premier événement semble déclencher « un effet papillon », c’est-à-dire toute une série d'événements métaboliques plus importants, contrôlant tout un programme cellulaire. Ainsi, la méthionine active 3 nœuds clés dans le métabolisme :
- la voie du pentose phosphate,
- la production de glutamine
- la formation de phosphate de pyridoxal
Ces 3 événements sont à l’origine de la production de co-facteurs qui alimentent la production de tous les autres acides aminés, ainsi que la fabrication de nucléotides, essentiels à la croissance. Finalement, la méthionine a bien un impact significatif sur la croissance cellulaire.
Mieux comprendre comment certains métabolites peuvent agir en tant que molécules de signalisation et jouer un rôle essentiel dans le contrôle de la croissance cellulaire peut permettre aussi d’expliquer pourquoi les cellules cancéreuses sont dépendantes de la méthionine pour leur croissance.
Ce premier décryptage de l’ensemble du processus induit par le métabolite ouvre donc la voie à de nouvelles recherches et de nouvelles cibles, ces métabolites, permettant de contrôler la croissance de nombreux types de cancer.
Source: Molecular Biology of the Cell 13 Dec 2018 DOI : 10.1091/mbc.E18-08-0515 Methionine coordinates a hierarchically organized anabolic program enabling proliferation (Illustration Adhish Walvekar et Sunil Laxman, Institut de recherche sur les cellules souches et la médecine régénératrice (inStem), Bangalore, Inde)
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