Le marquage à l'or d'Exoc5-myc (un composant de l'exocyste) dans les cellules MDCK montre des points noirs le long du cil primaire (têtes de flèches) et des vésicules associées (flèches). L'image a été prise à 53, Grossissement 400X. Crédit :Cette image a déjà été publiée à faible grossissement en Biologie moléculaire de la cellule (Zuo, X., Guo, W., Lipschutz, J.H. 2009. Biologie moléculaire de la cellule . 20:2522-2529) et est utilisé avec autorisation.
Bien que le cil soit connu des scientifiques depuis plus de 100 ans, ce n'est que récemment qu'il a été reconnu pour jouer un rôle important en physiologie. Pratiquement chaque cellule a un cil primaire qui fonctionne pour détecter le flux de fluide, transmet des signaux chimiques à d'autres cellules et contrôle la croissance cellulaire. Les défauts de la fonction des cils conduisent à une classe de maladies appelées ciliopathies, qui comprennent la maladie polykystique des reins, dyskinésie ciliaire primitive et syndrome de Bardet-Biedl.
Vésicules extracellulaires (VE), porteurs liés à la membrane avec des cargaisons complexes qui incluent des protéines, lipides et acides nucléiques, fonction dans la communication cellulaire longue distance, mais la façon dont les cils contribuent à la production de véhicules électriques n'était auparavant pas claire pour la communauté scientifique. Nouveaux travaux de chercheurs de la Medical University of South Carolina (MUSC), publié en ligne le 6 novembre par le Journal de chimie biologique , montre que les cils primaires génèrent environ 60% des petits véhicules électriques produits par les cellules du tubule rénal et que la manipulation de la longueur des cils affecte la production des véhicules électriques. Par ailleurs, la teneur en protéines des véhicules électriques est très différente selon la longueur des cils.
"Pendant de nombreuses années, les gens pensaient que les véhicules électriques représentaient un système d'élimination des déchets, un moyen pour la cellule de se débarrasser des choses dont elle n'avait pas besoin. Mais je pense qu'il est assez clair que les petits véhicules électriques (50-150 nm) représentent l'un des principaux mécanismes de signalisation de la cellule, " dit Joshua H. Lipschutz, MARYLAND., le président Arthur V. Williams et directeur de la division de néphologie à MUSC. "C'est la première vraie démonstration dans des cellules de mammifères que les ectosomes, Les véhicules électriques produits par les cils primaires par opposition aux exosomes, qui sont des véhicules électriques de taille similaire mais qui se forment dans les corps multivésiculaires de la cellule, sont si importants."
L'un des éléments clés de la ciliogenèse - le processus de génération d'un cil - est l'exocyste, un complexe de huit protéines hautement conservé et découvert pour la première fois dans la levure. Des travaux antérieurs ont montré que la perte du composant 5 du complexe d'exocystes (EXOC5), l'une des huit protéines qui composent l'exocyste, provoque la production de cils très courts ou inexistants. Inversement, l'augmentation de l'expression d'EXOC5 provoque l'allongement des cils.
Dans leur travail actuel, Lipschutz et ses collègues ont poussé ces données un peu plus loin et ont examiné la contribution de l'exocyste à la production d'EV. Ils ont comparé trois groupes de cellules :des cellules rénales normales, les cellules rénales qui ont perdu EXOC5 et les cellules rénales qui produisent plus d'EXOC5 que la normale. Ces trois groupes étaient significativement différents les uns des autres. Les cellules qui ont perdu EXOC5 avaient des cils très courts ou absents et ont également produit moins d'EV. D'autre part, les cellules qui produisaient plus d'EXOC5 avaient des cils plus longs et produisaient significativement plus de véhicules électriques. L'analyse de la teneur en protéines des véhicules électriques fabriqués dans ces diverses conditions a montré des différences dramatiques, ce qui suggère que la capacité de ces véhicules électriques à signaler à d'autres cellules était différente dans chaque condition.
Les chercheurs ont ensuite élargi leur travail. Ils ont généré des cellules rénales qui avaient perdu l'expression de la protéine de transport intraflagellaire 88 (IFT88), une protéine qui est également nécessaire à la bonne formation du cil. Ces cellules ont à nouveau montré une réduction de la production d'EV comme celle observée dans des conditions où EXOC5 a été réduite. Finalement, les chercheurs ont fabriqué une souris avec EXOC5 appauvrie spécifiquement dans les cellules rénales des tubules proximaux et ont montré que les EV isolés de l'urine de ces souris avaient une teneur en protéines différente de celle des EV de souris normales, avec bon nombre des mêmes changements observés dans les lignées cellulaires.
« Ce qui est excitant et surprenant, c'est qu'un si grand nombre de petits véhicules électriques semblent être des ectosomes, car les cils ne représentent que 0,2 % de la membrane cellulaire, mais sont pourtant l'un des principaux moteurs de la production de véhicules électriques. " dit Lipschutz.
En résumé, Lipschutz et ses collègues ont lié la présence et la longueur des cils primaires des mammifères à la production d'EV. La perte d'EXOC5 ou d'IFT88 a entraîné des cils plus courts qui ont produit moins de véhicules électriques, tandis que la présence de plus d'EXOC5 a entraîné des cils plus longs qui ont produit plus de véhicules électriques. Surtout, les protéines qui ont été trouvées dans ces différents véhicules électriques étaient très différentes. Cela a des implications importantes pour la communication intercellulaire qui ne se limite pas au rein.
"Ces ectosomes ne sont pas seulement dans l'urine, mais ils sont aussi probablement présents dans le sang et peuvent jouer un rôle dans la biologie de nombreux systèmes, y compris le cancer, " dit Lipschutz.
Parce que la plupart des cellules ont un cil primaire, les défauts des cils peuvent affecter de nombreux types de tissus différents. À l'avenir, Lipschutz prévoit de travailler avec d'autres chercheurs de MUSC pour examiner les véhicules électriques dans d'autres tissus avec des cils altérés, y compris les tissus oculaires et cardiaques.
« Ces organites, qu'il y a 20 ans les gens écrivaient étaient des vestiges de l'évolution, comme l'appendice des organites, non seulement les mécano- et chimiocapteurs, mais sont également impliqués dans la fabrication d'une partie importante des véhicules électriques qui sont impliqués de manière centrale dans la signalisation cellulaire, " dit Lipschutz. " Je pense que nous découvrons de plus en plus de choses que les cils, qui contiennent entre 500 et 1000 protéines, faire et à quel point ils sont importants."
