Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l'Université du Massachusetts à Amherst, a récemment annoncé dans la revue Current Biology qu'une amibe appelée Naegleria a développé des ensembles de tubulines plus distincts, utilisés pour des processus cellulaires spécifiques, qu'on ne le pensait auparavant. Leur perspicacité a une foule d'implications, qui vont du développement de traitements pour les infections mangeuses de cerveau à une meilleure compréhension de la façon dont la vie sur terre a évolué dans une telle diversité.

Une grande partie de la vie sur terre repose sur une série de polymères appelés microtubules, composés de tubuline, pour accomplir un large éventail de tâches à l'intérieur de leurs cellules. Ces microtubules sont comme les 2x4 de la cellule et sont utilisés pour aider la cellule à se déplacer, transporter la nourriture et les déchets à l'intérieur de la cellule et donner un soutien structurel à la cellule.

Les microtubules aident également à la mitose, c'est-à-dire lorsqu'une seule cellule se divise en deux en dupliquant d'abord ses chromosomes, puis en tirant chaque ensemble vers les côtés opposés de la cellule avant de se diviser en deux. L'un des moments clés de la mitose est celui où un fuseau, composé de microtubules, s'empare des chromosomes et contribue à les séparer en deux ensembles identiques.

C'est là qu'intervient Naegleria. Les biologistes savaient auparavant que Naegleria utilise un type spécifique de tubuline pendant la mitose. Mais la nouvelle étude, dirigée par Katrina Velle, post-doctorante en biologie à l'UMass Amherst et auteur principal de l'article, montre que Naegleria utilise également trois tubulines distinctes supplémentaires spécifiquement pendant la mitose. Une paire de tubulines est utilisée uniquement pendant la mitose, tandis que l'autre, la tubuline flagellée, est spécialisée dans le mouvement cellulaire. Les auteurs de l'étude ont ensuite comparé les tubulines et les structures qu'elles construisent entre elles et à celles d'espèces plus couramment étudiées.

Les implications de ce travail sont passionnantes et vont de la pratique à la théorie. Par exemple, l'équipe a étudié une espèce de Naegleria, Naegleria gruberi, qui est étroitement liée à Naegleria fowleri, une amibe qui peut manger votre cerveau. "Si nous pouvons comprendre la biologie de base de Naegleria", déclare Velle, "nous pouvons apprendre à la tuer en concevant des médicaments qui ciblent les tubulines uniques de l'amibe."

Mais Naegleria nous aide aussi à comprendre les règles de base qui régissent la vie sur terre. "Tous les organismes doivent se répliquer", explique Lillian Fritz-Laylin, professeur de biologie à UMass Amherst et auteur principal de l'article. "Nous savons comment les processus de réplication fonctionnent pour certaines cellules, mais il y a un ensemble énorme que nous ne comprenons pas. Naegleria nous permet de tester les règles que les scientifiques ont élaborées pour voir si elles tiennent ici."

Pour mener leurs recherches, l'équipe s'est appuyée en partie sur l'équipement de microscopie de pointe de l'Institut des sciences de la vie appliquées (IALS) de l'UMass Amherst, qui combine une expertise approfondie et interdisciplinaire de 29 départements du campus de l'UMass Amherst pour traduire la recherche fondamentale sur les innovations qui profitent à la santé et au bien-être humains. L'équipe a cultivé les cellules de Naegleria, les a colorées avec différents produits chimiques pour que les tubulines brillent, puis a pris des photographies 3D à très haute résolution, ce qui leur a permis de mesurer, de compter et d'analyser les différentes structures de microtubules.

"J'ai passé la majeure partie de ma carrière à étudier les fuseaux mitotiques de cellules plus courantes, comme les cellules de mammifères", explique Patricia Wadsworth, professeur de biologie à UMass Amherst et l'un des principaux auteurs de l'article. "Les outils de la biologie moderne nous permettent d'explorer des cellules plus diverses, comme Naegleria, qui est à certains égards similaire, mais aussi très différente."

"Les gens pensent souvent que la technologie est le moteur de la science", déclare Fritz-Laylin. "Mais dans ce cas, les questions auxquelles nous essayons de répondre sont si fondamentales pour le fonctionnement de la vie sur terre, et d'un tel intérêt pour tant de spécialités scientifiques, qu'il nous a fallu constituer une équipe internationale d'experts divers. Dans ce cas, la collaboration , le travail d'équipe et une communication efficace ont conduit la science."