Dans une paire de publications, les chercheurs ont montré comment les cellules s'adaptent aux facteurs de stress, comme la perte d'eau, en reprogrammant leurs réseaux de signalisation internes. Les études décrivent des mécanismes auparavant inconnus que les cellules utilisent pour envoyer des signaux entre les machines cellulaires et éviter la mort cellulaire. Selon les auteurs, des médicaments qui améliorent les mécanismes d'adaptation pourraient aider les cellules à éviter de multiples maladies, y compris le diabète de type 2. Les études ont été publiées dans Rapports de cellule et Cellule moléculaire .

« Nous avons découvert que les cellules désactivent des fonctions non essentielles lorsqu'elles sont confrontées à des menaces pour leur survie. En même temps, les cellules activent de nouveaux mécanismes pour maintenir des fonctions essentielles, " dit Maria Hatzoglou, Doctorat, auteur principal sur les deux articles, professeur de génétique et de nutrition à la Case Western Reserve University School of Medicine, et membre du Case Comprehensive Cancer Center.

Les études se concentrent sur deux types de stress cellulaire :le rétrécissement cellulaire dû à la perte d'eau, et dysfonctionnement du réticulum endoplasmique, l'organite cellulaire qui fabrique et guide les protéines vers des destinations spécifiques. Les deux ont des causes diverses - de la génétique d'une personne à l'environnement d'une cellule - et les cellules doivent s'adapter aux facteurs de stress, ou périr. Dans les nouvelles études, les chercheurs décrivent une série de solutions de contournement cellulaires. « Les cellules se protègent en ralentissant les processus consommateurs d'énergie, comme la synthèse des protéines. Cela prépare les cellules à reprogrammer la machinerie cellulaire pour ne fabriquer que les protéines essentielles nécessaires à la survie, " a déclaré Hatzoglou.

Dans le Cellule moléculaire étudier, Hatzoglou et ses collègues décrivent comment les cellules stressées se concentrent sur la production de protéines critiques pour maintenir la fonction du réticulum endoplasmique, en transmettant des signaux le long de voies moléculaires inattendues. Dans le Rapports de cellule étudier, les chercheurs ont mis des cellules de cornée dans de l'eau salée pour les sécher. Les cellules ont répondu en activant des voies qui aident à transporter les acides aminés. En faisant cela, les cellules ont pu empêcher la perte d'eau. Les résultats suggèrent que des médicaments qui ciblent les voies de transport pourraient aider à traiter le syndrome de l'œil sec. Ces médicaments peuvent également aider à traiter les maladies neurodégénératives causées par des défauts d'équilibre des protéines.

dit Hatzoglou, "Nos deux articles contribuent à notre compréhension de la façon dont les cellules essaient de s'assurer que les protéines sont correctement repliées et naviguées à travers les cellules, afin qu'ils puissent atteindre leurs destinations finales et assumer leurs fonctions normales. Ce processus est connu sous le nom de « réponse intégrée au stress ». Cellule moléculaire , les chercheurs décrivent comment les cellules peuvent « reprogrammer » la réponse intégrée au stress. Comme l'explique le journal, les auteurs "démêlent le mécanisme d'adaptation au stress chronique qui englobe un remodelage jusque-là méconnu". L'étude décrit une cascade de nouveaux signaux cellulaires que les cellules utilisent pour s'adapter à des conditions stressantes. De façon intéressante, le nouveau mécanisme de défense contre le stress implique le remodelage de la machinerie cellulaire qui traduit le matériel génétique de l'ARNm en un groupe sélectionné de protéines. Cette synthèse protéique sélective protège les cellules stressées d'un dysfonctionnement du réticulum endoplasmique potentiellement mortel.

Dans Cellule moléculaire , Hatzoglou et ses collègues montrent également que le dysfonctionnement du réticulum endoplasmique est marqué par un nouveau mécanisme de mort cellulaire impliquant la vacuolisation cytoplasmique - la formation de grandes, poches toxiques à l'intérieur des cellules qui rappellent les cellules mousseuses, observé dans de nombreuses pathologies humaines. Ce phénotype est une caractéristique pathologique dans le cerveau des maladies neurodégénératives appelées ataxies infantiles, et introduit la possibilité intéressante que leur cause soit le résultat d'un dysfonctionnement du réticulum endoplasmique dans les cellules nerveuses.

Les résultats pourraient également conduire à de nouveaux traitements contre le diabète. « Les patients qui développent un diabète de type 2 tombent malades parce qu'ils produisent trop d'insuline. conduisant à un dysfonctionnement. Ce dysfonctionnement tue plus tard les cellules productrices d'insuline dans le pancréas, " a déclaré Hatzoglou. " Nous pensons qu'en améliorant la réponse adaptative à une augmentation de l'insuline, nous pouvons retarder le dysfonctionnement du réticulum endoplasmique et l'apparition de la maladie. " Hatzoglou a reçu un financement de l'Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales pour étudier comment l'activation des réponses au stress cellulaire pourrait aider à retarder la progression du diabète.

Avec des collègues, Hatzoglou prévoit de futures expériences pour comprendre les mécanismes moléculaires qui défendent les cellules dans diverses conditions de stress. Les résultats pourraient conduire à de nouvelles thérapies pour prévenir la mort cellulaire dans de multiples états pathologiques, du syndrome de l'œil sec au diabète.