Quand tu penses au sucre, vous pensez probablement au sucré, blanche, sucre de table cristallisé que vous utilisez pour faire des biscuits ou sucrer votre café. Mais saviez-vous que dans notre corps, de simples molécules de sucre peuvent être connectées entre elles pour créer des structures puissantes qui se sont récemment avérées être liées à des problèmes de santé, y compris le cancer, vieillissement et maladies auto-immunes.

Ces longues chaînes de sucre qui recouvrent chacune de nos cellules sont appelées glycanes, et selon l'Académie nationale des sciences, la création d'une carte de leur emplacement et de leur structure nous fera entrer dans une nouvelle ère de la médecine moderne. C'est parce que le glycome humain - l'ensemble des sucres dans notre corps - abrite des glycanes encore à découvrir avec le potentiel d'aider les médecins à diagnostiquer et à traiter leurs patients.

Grâce à l'attention mondiale suscitée par l'achèvement en 2003 du projet du génome humain, la plupart des gens ont entendu parler de l'ADN, la génomique et même la protéomique – l'étude des protéines. Mais l'étude des glycanes, également connu sous le nom de glycomique, a environ 20 ans de retard par rapport aux autres domaines. L'une des raisons de ce décalage est que les scientifiques n'ont pas développé les outils permettant d'identifier rapidement les structures des glycanes et leurs sites de fixation sur les cellules des personnes. Le "manteau de sucre" a été un peu un mystère.

Jusqu'à maintenant, C'est.

Alors que la plupart des laboratoires se concentrent sur la recherche cellulaire ou moléculaire, notre laboratoire est dédié au développement de technologies permettant de caractériser rapidement les structures glycanes et leurs sites de fixation. Notre objectif ultime est de cataloguer les centaines de milliers de sucres et leurs emplacements sur différents types cellulaires, puis d'utiliser ces informations pour adapter les thérapies médicales à chaque individu.

Pourquoi nous soucions-nous des glycanes ?

À l'avenir, il est probable que l'analyse des glycanes d'un individu sera utilisée pour prédire notre risque de développer des maladies comme la polyarthrite rhumatoïde, cancer ou même des allergies alimentaires. En effet, les altérations du glycome peuvent être spécifiquement liées à des états pathologiques particuliers. Aussi, des processus biologiques comme le vieillissement sont liés à l'inflammation de notre glycome. Il reste à tester si l'inversion de ces changements peut aider à prévenir la maladie, ou même un vieillissement lent - une possibilité intrigante.

Avec l'ADN, protéines, et les graisses, Les glycanes sont l'une des quatre macromolécules majeures essentielles à la vie. De ces quatre, les glycanes sont les derniers arbitres du comportement de nos cellules.

L'ADN orchestre ce à quoi nous ressemblons, notre capacité à penser et à nous comporter, et détermine même les maladies auxquelles nous sommes les plus sensibles. Dans notre ADN se trouvent des segments courts, gènes, qui contiennent souvent des instructions sur la façon de synthétiser des protéines. Les protéines sont à leur tour les "chevaux de travail" de la cellule, remplir de nombreuses fonctions nécessaires à la vie.

Cependant, le comportement d'une protéine dépend souvent des glycanes qui lui sont attachés. En d'autres termes, ces molécules de sucre peuvent grandement influencer la façon dont nos protéines font leur travail, et même comment nos cellules réagiront aux stimuli. Par exemple, si vous changez quelques glycanes à l'extérieur d'une cellule, cela pourrait déclencher la migration de cette cellule vers un autre endroit de notre corps.

Le travail principal des glycanes est de modifier les protéines et les graisses qui se trouvent à la surface de nos cellules. Ensemble, ils créent une épaisse couche de sucre autour de la cellule. Si nous considérons que la surface de la cellule est du sol, alors les glycanes seraient la vie végétale et le feuillage merveilleusement diversifiés qui poussent et apportent couleur et identité à la cellule. En réalité, si vous pouviez voir une cellule à l'œil nu, ça aurait l'air très flou. Imaginez une pêche avec 10 fois plus de duvet.

Les glycanes étiquettent nos propres cellules et les identifient comme « soi »

Le duvet autour d'une cellule est son manteau de glycane. Être à l'extérieur de nos cellules, les glycanes sont le premier point de contact pour la plupart des interactions cellulaires et influencent ainsi la façon dont nos cellules communiquent entre elles. Vous pouvez également considérer les glycanes comme un « code-barres » cellulaire unique. Ainsi, le duvet d'une cellule rénale sera différent du duvet d'une cellule immunitaire. Mais il y a aussi des similitudes. En réalité, les cellules immunitaires qui surveillent notre corps à la recherche d'agents pathogènes savent qu'elles n'attaquent pas nos propres cellules « soi » en raison des caractéristiques communes du « code-barres » du glycane qui sont partagées par toutes les cellules de notre corps.

En revanche, les bactéries et les parasites comme le paludisme ont des "couches de sucre" différentes qui ne sont pas visibles sur les cellules humaines. Lorsque les sucres bactériens sont étiquetés comme « étrangers, " le système immunitaire d'une personne cible la bactérie pour la destruction. Cependant, certains agents pathogènes bactériens nocifs comme le streptocoque du groupe B, qui provoquent généralement des infections graves chez les bébés, peut éviter la détection immunitaire en se faisant passer pour des cellules humaines en portant des glycanes similaires comme un déguisement - comme le loup vêtu de peau de mouton.

Malheureusement, certains agents pathogènes sont également capables d'utiliser nos glycanes pour les aider à provoquer des maladies. Des virus mortels comme le VIH et Ebola ont évolué pour s'emparer de glycanes spécifiques sur lesquels ils se "verrouillent" alors qu'ils infectent nos cellules humaines. Des thérapies qui empêchent ces virus d'interagir avec nos glycanes, ou qui attaquent les glycanes spécifiques du virus peuvent être une nouvelle voie pour traiter ces infections.

De nouvelles recherches ont également montré que les glycanes jouent un rôle énorme dans le développement de maladies auto-immunes comme la polyarthrite rhumatoïde et la pancréatite auto-immune. Ce n'est pas surprenant puisque les glycanes influencent directement la fonction des cellules immunitaires.

Normalement, nos cellules immunitaires agissent comme le "système de défense" de notre corps, " et identifier et détruire les envahisseurs étrangers comme les bactéries ou les virus nocifs. Mais lorsque le corps étiquette à tort nos propres cellules comme l'ennemi et lance une attaque interne contre lui-même, l'auto-immunité est née. De façon intéressante, dans de tels cas, ce sont les glycanes présents sur les anticorps auto-attaquants qui se comportent mal qui dicteront la force de l'attaque sur le corps. Cette réponse immunitaire anormale peut même être dirigée contre les glycanes. Par exemple, le système immunitaire peut confondre les glycanes « auto » comme s'il s'agissait de molécules « étrangères ». Notre équipe de recherche a récemment publié un article qui a introduit la théorie glycane de l'auto-immunité, ce qui explique certaines de ces relations.

Les glycanes dans nos aliments peuvent déclencher des réponses immunitaires

De nombreuses études ont établi un lien entre la consommation de viande rouge et des maladies comme l'athérosclérose et le diabète, mais ils n'ont pas été en mesure de montrer pourquoi ou comment cela se produit jusqu'à récemment. Une étude intrigante suggère que le coupable était un sucre au nom lourd, acide N-glycolylneuraminique sialique non humain, ou Neu5Gc pour faire court. Neu5Gc se trouve chez tous les mammifères, à l'exception des humains, parce que les premiers humains qui pouvaient fabriquer Neu5Gc sont morts d'un ancien parasite du paludisme.

Cependant, bien que nous n'ayons pas la capacité de produire du Neu5Gc, notre corps a encore la capacité de l'incorporer dans les glycanes de nos cellules si nous l'obtenons en mangeant de la viande rouge. Une fois qu'il fait partie de la couche de glycane de nos cellules, nos cellules ont alors une substance « étrangère » – Neu5Gc – qui les entoure. Cela peut déclencher une inflammation dans tout le corps, car notre système immunitaire reconnaît Neu5Gc comme « étranger » et l'attaque. L'inflammation chronique causée par ces attaques internes peut conduire à une crise cardiaque, accident vasculaire cérébral et même le cancer.

Notre corps synthétise des dizaines de milliers de glycanes uniques, souvent avec des structures ramifiées formées de simples blocs de construction de sucre. Les protéines ou les graisses peuvent également être modifiées par des dizaines de glycanes uniques. Ces innombrables combinaisons rendent la cartographie des glycanes difficile car nous avons besoin d'un moyen pratique et efficace d'analyser des centaines de milliers de schémas de glycane.

Notre équipe de recherche a maintenant développé des méthodes pour surveiller rapidement et de manière robuste le glycome humain. En capitalisant sur les avancées techniques et les améliorations dans le traitement des échantillons, notre technique peut surveiller des milliers de glycanes à la fois, ce qui nous permet de caractériser les glycanes dans les cellules de témoins sains et de patients atteints de diverses maladies. Notre objectif est d'utiliser ces données pour développer des modèles prédictifs afin d'aider les cliniciens à diagnostiquer et à traiter toutes les maladies humaines. Nous pensons qu'une nouvelle vague d'avancées médicales arrivera alors que nous débloquerons le "code du sucre".

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.