Chaque organisme vivant exprime de fines saillies cellulaires appelées cils. Les flagellés ont besoin d'eux pour se déplacer, ascaris pour trouver de la nourriture, et le sperme de se déplacer vers l'ovule. Les cils forment de fins poils protecteurs dans les poumons et jouent un rôle crucial dans la différenciation des organes chez les embryons. Une équipe de recherche de l'Université technique de Munich (TUM) a maintenant reconstruit le complexe protéique responsable du transport au sein des cils, qui joue un rôle déterminant dans leur fonctionnement.

Ces excroissances de cellules eucaryotes assurent même que le cœur humain se retrouve au bon endroit – les cils contrôlent le développement des organes du fœtus en croissance. "Cette multifonctionnalité est absolument fascinante, " dit le Dr Zeynep Ökten, biophysicien au département de physique de l'université technique de Munich.

Ce n'est que ces dernières années que l'importance des cils pour la transduction du signal a été reconnue. "À ce jour, nous savons très peu de choses sur les processus biochimiques qui contrôlent les différentes fonctions. Cela rend la compréhension des mécanismes de base encore plus importante, ", dit le scientifique.

Le scientifique est titulaire d'une plaque de verre avec mince, capillaires remplis de liquide jusqu'à la lumière. Il n'y a pas grand chose à voir, juste un liquide transparent. Ce n'est qu'au microscope à fluorescence que le mouvement des composés marqués par le colorant devient visible sous forme de points verts, tous s'efforçant dans une seule direction. Comme sur une autoroute, les protéines de transport migrent le long des minces canaux des cils. Mais la façon dont ces moteurs sont démarrés est restée un mystère jusqu'à présent. C'est pourquoi Zeynep Ökten et son équipe ont décidé de reconstruire le complexe protéique.

Les éléments constitutifs du complexe protéique proviennent de l'organisme modèle du nématode Caenorhabditis elegans. Il utilise ses cils pour trouver de la nourriture et détecter les dangers. Les biologistes ont déjà identifié des dizaines de protéines qui affectent la fonction des cils des nématodes.

"Ici, l'approche descendante classique atteint ses limites car trop de briques sont impliquées, " explique Ökten. " Pour comprendre le transport intra-flagellaire, IFT pour faire court, nous avons donc adopté l'approche inverse, étudier les protéines individuelles et leurs interactions de bas en haut."

L'aiguille dans une botte de foin protéinée

Le travail ressemblait à la recherche proverbiale de l'aiguille dans une botte de foin. Une variété de composés moléculaires a été remise en question. Après des mois d'expérimentation, les chercheurs sont tombés sur une combinaison minimale de quatre protéines. Dès que ces protéines fusionnent en un complexe, ils commencent à migrer à travers les capillaires du porte-échantillon.

"Quand nous avons vu les images du microscope à fluorescence, nous avons tout de suite su :maintenant nous avons trouvé les pièces du puzzle qui démarrent le moteur, " rappelle Ökten. " Si un seul de ces composants manque, en raison d'un défaut génétique, par exemple, la machine tombera en panne, ce qui, en raison de l'importance des cils, se reflète dans une longue liste de maladies graves."