Comme les personnes qu’elles composent, les cellules communiquent en se heurtant et en échangeant des poignées de main. Contrairement aux humains, les cellules effectuent ces poignées de main en utilisant la diversité des molécules de sucre qui recouvrent leur surface, comme les arbres recouvrent un paysage. Les poignées de main entre ces molécules de sucre, ou glycanes, incitent les cellules à réagir de manière spécifique les unes envers les autres, comme s'échapper, s'ignorer ou se détruire.
Comprendre le « langage corporel » des glycanes lors de ces poignées de main peut fournir des indices sur le fonctionnement des cancers, des infections et du système immunitaire, ainsi que des solutions aux défis de santé et de durabilité auxquels la société est confrontée aujourd'hui.
Chaque molécule de glycane est constituée d’un réseau de molécules de sucre individuelles liées entre elles. Le grand nombre de structures de glycanes possibles qui peuvent être construites en connectant ces molécules de sucre entre elles permet aux glycanes de stocker de riches informations.
Parce que toutes les cellules vivantes sont recouvertes de sucres, les glycanes agissent comme des cartes d’identité pour les cellules. Ils affichent l'identité de la cellule, par exemple s'il s'agit d'une bactérie ou d'une cellule humaine, et son état, par exemple si elle est saine ou cancéreuse, au reste du corps et permettent à d'autres cellules de la reconnaître et d'y répondre. Par exemple, ces signes d'identification permettent à nos cellules immunitaires de reconnaître et d'éliminer les bactéries nocives et les cellules cancéreuses tout en laissant les cellules saines en paix.
Votre groupe sanguin est un exemple de l’importance des informations stockées sur les glycanes dans la vie quotidienne. Les glycanes sont chimiquement liés aux protéines et aux lipides à la surface des globules rouges. Notamment, la surface des globules rouges de type A contient des glycanes qui diffèrent des glycanes à la surface des globules rouges de type B et de type O. Il est important de connaître votre groupe sanguin pour éviter une réponse immunitaire indésirable lors des transfusions sanguines.
Les protéines décorées de glycanes, ou glycoprotéines, et les lipides décorés de glycanes, ou glycolipides, sont omniprésents dans la nature.
Par exemple, des glycoprotéines distinctes recouvrent la surface des virus responsables de la COVID-19, du VIH et de la grippe H1N1 et les aident à infecter les cellules. Les glycolipides recouvrent également de nombreuses bactéries, leur permettant de coller à leurs hôtes et de les protéger des virus et des cellules immunitaires.
Plus récemment, des chercheurs ont découvert des morceaux de matériel génétique décorés de glycanes à la surface de cellules de mammifères, remettant en question l'idée de longue date selon laquelle le matériel génétique ne pouvait être trouvé que dans le noyau des cellules et lançant des recherches pour déterminer les fonctions de ces glycanes. Une étude récente a montré que ces molécules sont essentielles pour attirer les cellules immunitaires vers les tissus infectés ou blessés.
En plus des riches informations biologiques contenues dans les glycanes, leurs emplacements facilement accessibles à la surface des cellules en font des cibles très attractives dans la recherche scientifique et le développement de médicaments.
Les cellules détectent les glycanes à la surface d’autres cellules en utilisant, entre autres, des protéines appelées lectines. Chaque lectine possède une zone unique qui lui permet de se lier aux glycanes avec une séquence correspondante spécifique, déclenchant des signaux complexes menant à une action biologique.
Par exemple, une sous-famille de lectines appelées lectines de type C est capable de reconnaître les glycanes spécifiques présents sur les parois externes des virus, champignons et bactéries nocifs. Trouvées à la surface de certaines cellules immunitaires, ces lectines délivrent les glycanes aux protéines d’autres cellules immunitaires qui peuvent désormais détruire sélectivement tous les virus ou cellules portant ce glycane. Ce processus permet au système immunitaire de débarrasser le corps des agents pathogènes nocifs. Par exemple, ces lectines reconnaissent les glycanes à la surface des cellules cancéreuses et demandent à d'autres cellules immunitaires d'éliminer ces cellules cancéreuses.
Un autre type de lectine, appelé siglecs, se trouve à la surface des cellules immunitaires et les aide à se distinguer du non-soi, c'est-à-dire entre les cellules qui composent le corps et les cellules étrangères au corps. Parce que les siglecs sont impliqués dans le contrôle de la façon dont le système immunitaire réagit à de nombreux cancers, allergies, maladies auto-immunes et neurodégénérescence, ils offrent la possibilité de traiter ces conditions.
Le succès précoce des médicaments à base de glycanes est illustré par le vaccin Prevnar de Pfizer pour prévenir la pneumonie bactérienne, qui a été approuvé par la Food and Drug Administration en 2010. Prevnar contient des glycanes provenant de diverses souches de Streptococcus pneumoniae, la principale cause de pneumonie bactérienne chez les enfants et adultes. Les glycanes bactériens contenus dans le vaccin déclenchent une réponse immunitaire lorsque les cellules immunitaires reconnaissent les glycanes comme des menaces étrangères. Une fois que les cellules immunitaires ont appris à neutraliser la menace, le corps devient immunisé contre une future invasion de bactéries possédant les mêmes glycanes.
Parce que les scientifiques sont toujours incapables d’extraire toutes les informations biologiques contenues dans les glycanes, leur plein potentiel en tant que traitements est resté inexploité. Extraire de manière exhaustive toutes les informations stockées dans les glycanes est très difficile car il n’existe actuellement aucune technologie capable d’analyser les structures complexes et diverses des glycanes. Les chercheurs ne savent toujours pas à quoi ressemblent ces « codes sucre » ni comment ils fonctionnent.
Les glycanes individuels sont composés de molécules de sucre selon des arrangements uniques, mais les outils analytiques actuels ne peuvent analyser simultanément que de nombreux glycanes. Pour comprendre pourquoi cela pose un problème d’analyse, imaginez tous les glycanes d’une cellule comme des bonbons dans un pot. Certains d’entre eux sont de la même couleur, d’autres non. Il serait difficile d'identifier et de quantifier la couleur de chaque bonbon dans le pot si vous ne parvenez pas à les verser pour les trier individuellement.
Mon laboratoire relève ce défi en développant une technologie d’imagerie capable d’analyser la structure des glycanes en imaginant chaque molécule individuelle. Essentiellement, nous développons une technique pour ouvrir le pot et étudier chaque bonbon un par un.
À long terme, mon équipe aspire à dévoiler comment ces glycanes se présentent aux protéines qui les reconnaissent et, enfin, à révéler le langage même que les cellules utilisent pour s'exprimer.
Fourni par The Conversation
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original. 
