Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Francfort-sur-le-Main, de Singapour et des États-Unis a maintenant déchiffré les structures 3D des protéines FLVCR et leurs fonctions cellulaires. Les chercheurs ont montré que les protéines transportent les éléments constitutifs cellulaires, la choline et l’éthanolamine. Leurs découvertes contribuent de manière significative à la compréhension de la pathogenèse des maladies rares et au développement de nouvelles thérapies.

Dans les séries télévisées sur les hôpitaux, les médecins recherchent des diagnostics corrects et des traitements possibles pour des patients présentant des symptômes parfois déroutants ou étranges. En réalité, ce processus prend souvent des années pour les personnes touchées par des maladies rares. Dans de nombreux cas, il n'existe aucun médicament efficace et les options thérapeutiques sont limitées.

Environ 6 à 8 % de la population mondiale souffre d'une maladie rare. Cela représente environ 500 millions de personnes, même si chacune des plus de 7 000 maladies différentes ne touche qu'environ 1 personne sur 2 000. Ces maladies étant si rares, les connaissances médicales et scientifiques à leur sujet sont limitées. Il n'existe que quelques experts dans le monde et la conscience sociale fait défaut.

Démêler la structure et la fonction des protéines pour comprendre les maladies et développer des thérapies

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Schara Safarian, chef de groupe de projet à l'Institut Max Planck de biophysique ainsi que chef de groupe indépendant à l'Institut Fraunhofer de médecine translationnelle et de pharmacologie ITMP et à l'Institut de pharmacologie clinique de l'Université Goethe de Francfort, a maintenant a étudié la structure et la fonction cellulaire de deux protéines, FLVCR1 et FLVCR2, qui jouent un rôle causal dans un certain nombre de maladies héréditaires rares.

Les scientifiques ont publié leurs découvertes dans Nature .

Les dysfonctionnements de FLVCR1 et FLVCR2 dus à des mutations génétiques provoquent des maladies rares, dont certaines entraînent de graves troubles visuels, de mobilité et sensoriels, comme l'ataxie de la colonne postérieure avec rétinite pigmentaire, le syndrome de Fowler ou des neuropathies sensorielles et autonomes. Cette dernière peut par exemple entraîner une perte totale de la sensation douloureuse.

"Dans de nombreuses maladies, y compris les plus rares, les structures cellulaires de notre corps sont altérées, ce qui entraîne des dysfonctionnements des processus biochimiques", explique Schara Safarian. "Afin de comprendre le développement de telles maladies et de développer des thérapies, nous devons savoir comment ces protéines sont structurées au niveau moléculaire et quelles fonctions elles remplissent dans les cellules saines."

FLVCR1 et FLVCR2 transportent les éléments constitutifs cellulaires, la choline et l'éthanolamine

Les scientifiques ont découvert que FLVCR 1 et FLVCR2 transportent les molécules choline et éthanolamine à travers les membranes de nos cellules. "La choline et l'éthanolamine sont essentielles à des fonctions corporelles importantes. Elles soutiennent la croissance, la régénération et la stabilité de nos cellules, par exemple dans les muscles, les organes internes et le cerveau", explique Safarian.

"De plus, la choline participe au métabolisme des graisses et à la détoxification par le foie. Notre corps en a également besoin pour produire le neurotransmetteur acétylcholine qui est crucial pour notre système nerveux et dont notre cerveau a besoin pour contrôler les organes. Vous pouvez donc imaginer que des dysfonctionnements se produisent. des protéines FLVCR peuvent provoquer de graves troubles neurologiques et musculaires."

Les chercheurs ont utilisé des méthodes microscopiques, biochimiques et assistées par ordinateur pour étudier les protéines FLVCR. "Nous avons congelé les protéines puis les avons observées au microscope électronique", explique Di Wu, chercheur à l'Institut Max Planck de biophysique et co-auteur de l'étude. "Un faisceau d'électrons pénètre dans l'échantillon congelé et l'interaction des électrons avec le matériau crée une image."

Les chercheurs prennent de nombreuses images individuelles, les traitent et les combinent informatiquement pour obtenir des structures 3D de protéines à haute résolution. De cette manière, ils ont pu déchiffrer les structures de FLVCR1 et FLVCR2 et voir comment elles évoluent en présence d’éthanolamine et de choline. Des simulations informatiques ont confirmé et visualisé comment les protéines FLVCR interagissent avec l'éthanolamine et la choline et modifient dynamiquement leur structure pour permettre le transport des nutriments.

Safarian résume :"Nos découvertes ouvrent la voie à la compréhension du développement et de la progression des maladies rares associées aux protéines FLVCR. À l'avenir, les patients pourront peut-être bénéficier de nouvelles thérapies qui rétablissent leur qualité de vie."