La multicellularité, la capacité des organismes à former des structures complexes composées de nombreuses cellules spécialisées, constitue une étape évolutive majeure qui a permis le développement de diverses formes de vie. Cependant, les mécanismes moléculaires à l’origine de l’évolution de la multicellularité restent mal compris. Les liaisons disulfure, liaisons chimiques covalentes qui se forment entre deux résidus d'acides aminés cystéine, jouent un rôle essentiel dans la structure et la stabilité des protéines. Ils se sont révélés significativement enrichis en protéines d’adhésion cellule-cellule et en autres protéines impliquées dans les interactions cellule à cellule dans les organismes multicellulaires.
Pour étudier plus en détail le rôle du repliement des protéines et des liaisons disulfure dans la multicellularité, l'équipe de recherche a mené des expériences sur la levure Saccharomyces cerevisiae, un champignon unicellulaire qui n'a pas la capacité de former des liaisons disulfure dans le réticulum endoplasmique (RE), le compartiment cellulaire où la plupart des protéines sont repliées et modifiées.
À l’aide de techniques de génie génétique, les chercheurs ont introduit un mécanisme de formation de liaisons disulfure dans le RE des cellules de levure. Cela a permis aux cellules de former des liaisons disulfure, ce qui a déclenché un changement dans les schémas de repliement des protéines comparable à celui observé dans les organismes multicellulaires. Il est important de noter que ces cellules de levure modifiées ont acquis la capacité de former des agrégats cellule-cellule qui ressemblaient à des structures multicellulaires rudimentaires.
Ces résultats fournissent des preuves solides du rôle causal des altérations du repliement des protéines, en particulier de l'incorporation de liaisons disulfure, dans l'évolution de la multicellularité. En modifiant le paysage du repliement des protéines, l’incorporation de liaisons disulfure a facilité l’émergence de protéines présentant une complexité, une stabilité et des propriétés d’adhésion accrues. Ces changements, à leur tour, ont permis le développement d’interactions cellule-cellule et la formation de structures multicellulaires, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles possibilités de spécialisation cellulaire et d’évolution d’organismes complexes.
L’importance de l’étude s’étend au-delà du domaine de la biologie évolutionniste. Il offre une compréhension plus approfondie des fondements moléculaires de la multicellulaire, ce qui pourrait éclairer les recherches futures sur l’ingénierie tissulaire, la médecine régénérative et la conception de systèmes multicellulaires synthétiques.
