Santé

L'ezrine, pilier de l'architecture cellulaire

Dossier - Les tribulations d'une protéine architecte
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En associant deux techniques d'imagerie très sophistiquées, des chercheurs du CNRS ont pu suivre in vivo les mouvements de l'ezrine, protéine « architecte » des cellules épithéliales. Un excellent moyen pour comprendre comment s'organisent les épithéliums mais aussi pour expliquer comment des cellules tumorales peuvent quitter leur site initial et aller former des foyers cancéreux à distance.

  
DossiersLes tribulations d'une protéine architecte
 

L'ezrine est l'un des piliers de l'architecture et de l`agencement des cellules épithéliales. Cette protéine assure la liaison entre les filaments d'actine et la membrane cellulaire, en se liant à certains récepteurs membranaires, comme la protéine CD44 impliquée dans les phénomènes d'adhérence. Ce qui suggère un rôle important de l'ezrine dans la transmission des signaux informatifs venus de l'extérieur et régulant l'organisation du squelette cellulaire et des microvillosités.

En l'absence d'ezrine, des perturbations importantes sont constatées dans la morphologie, la motilité et l'adhérence des cellules épithéliales.

Sylvie Coscoy, dans l'équipe de François Amblard à l'Institut Curie (2), en collaboration avec l'équipe de Daniel Louvard(3) et celle de Paul Mangeat (4), étudie cette protéine au fonctionnement encore mal connu et utilisent de toutes nouvelles techniques d'imagerie très sophistiquées pour plonger au cœur de l'architecture cellulaire.

Une protéine mouvante

Dans les cellules, l'ezrine est soit fixée à la membrane cellulaire, soit en solution dans le cytoplasme. Son activation dépend de sa position : dans le cytoplasme, elle n'est pas opérationnelle, et c'est seulement fixée à la membrane et liée à l'actine qu'elle peut pleinement remplir son rôle dans le maintien de l'architecture cellulaire. Entre ces deux états, elle subit les modifications chimiques et conformationnelles nécessaires à son activation.

Etant donné que la localisation de l'ezrine contrôle son activité, il est important d'étudier les différentes étapes de ce cheminement et leur durée pour mieux comprendre l'architecture cellulaire et le maintien des tissus épithéliaux.

Pour suivre les mouvements de l'ezrine, les chercheurs de l'Institut Curie lui ont couplé un marqueur fluorescent puis ont combiné la microscopie à deux photons et la technique plus connue du FRAP. La protéine est alors « pistée » dans les cellules : sa localisation spatio-temporelle peut être déterminée avec précision (à 10 millisecondes et à 1 micron près).

Jeune biofilm de Pseudomonas aeruginosa prise au microscope électronique à balayage dans le cadre de recherches de nouvelles cibles moléculaires par analyse protéomique. Tous droits réservés (CNRS Photothèque/JOUENNE Thierry)

Escales membranaires

Derrière l'apparence statique de l'organisation des microvillosités, les chercheurs de l'Institut Curie ont découvert un univers en constant mouvement. L'ezrine circule continuellement entre la membrane et le cytoplasme. François Amblard compare d'ailleurs les microvillosités à des tours à l'aspect extérieur toujours identique, mais dont les briques se renouvelleraient continuellement.
Le cycle décrit par l'ezrine est ponctué de trois arrêts au niveau de la membrane, d'une durée et d'une stabilité distinctes. Ces « escales membranaires » permettent de contrôler la quantité d'ezrine fonctionnelle qui se lie à l'actine et donc l'architecture des microvillosités.

Avec ces observations, les physiciens de l'Institut Curie proposent l'existence d'un lien entre la dynamique de l'ezrine et la morphologie des cellules, qu'elles soient à l'état « normal » (sans stimulation) ou soumises à des signaux extérieurs qui modifient leur forme (géométrie de la surface « en brosse »). Par ailleurs, ces résultats montrent également toute la pertinence de la technique utilisée par les chercheurs pour étudier la localisation et la mobilité des protéines, des paramètres préoccupant de plus en plus les biologistes au vu du rôle important qu'ils jouent sur les fonctions protéiques.

Culture cellulaire après irradiation par des neutrons. L'effet de l'irradiation de cellules d'un cancer humain (mélanome) par des neutrons de 14 MeV permet d'étudier la courbe de survie. La méthode employée est celle du colony forming qui consiste à dénombrer les cellules survivant apres irradiation et donnant naissance à une colonie ; les colonies sont observées et complétées au microscope. Le nombre de colonies formées donne une indication de la survie.