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Le prix Nobel de chimie pour les RCPG, les capteurs de nos cellules

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Deux médecins américains, Robert Leftkowitz et Brian Kobika, viennent de recevoir le prix Nobel de chimie 2012 pour leurs travaux essentiels sur les RCPG, récepteurs couplés aux protéines G, qui, à la surface des cellules de mammifères, servent de capteurs pour l'odorat, le goût, la sensibilité à la lumière, l'action des hormones et aussi des médicaments. Leurs résultats ont initié de nombreuses études de biochimie et de pharmacologie.

Schéma d'un RCPG, récepteur couplé aux protéines G, installé sur la membrane d'une cellule. Avec sa structure comportant 7 hélices, il dépasse à l'extérieur de la cellule (en haut) et à l'intérieur (en bas). Spécifique à un stimulus (molécule, ion, lumière...), il s'active en sa présence. Son interaction avec les protéines G provoque la phosphatation d'une coenzyme, la GDP, guanosine diphosphate, qui devient triphospahte (GTP). Ainsi activée, la protéine G déclenche l'action de différents effecteurs qui modifieront le métabolisme de la cellule. (D'après Bockaert et Pin). © Maurel Damien, CC by-nc-sa 2.0

Les récepteurs couplés aux protéines G, ou RCPG, sont peu connus, et les travaux sur eux encore moins. D'ailleurs, pour Robert Lefkowitz, biochimiste à l'Institut médical Howard Hughes, l'annonce de son prix Nobel « a été un choc total et une surprise », rapporte l'AFP. Brian Kobilka, de l'université de Stanford (Californie), lui aussi récompensé, ne s'y attendait pas non plus : « je n'ai pas l'habitude que mes recherches recueillent une telle attention ».

Pourtant, s'il est une surprise, le prix Nobel de chimie 2012 récompense des recherches fructueuses pour la biologie et riches d'applications en pharmacologie. Ces RCPG, comme l'a expliqué Ralf Jockers à Futura-Sciences (voir son dossier avec le lien précédent), sont installés sur les membranes des cellules de mammifères. Très nombreux et très variés, ils captent des stimuli de toutes sortes, molécules, atomes ou photons. Ces molécules de grandes tailles s'exposent à l'extérieur de la cellule, mais aussi à l'intérieur. Lorsqu'un RCPG est activé par le stimulus auquel il est sensible, il réagit, côté interne avec les protéines de type « G », ainsi nommées car elles se lient à la GDP, la guanosine diphosphate, une coenzyme. Ainsi activée, cette protéine G va déclencher une cascade d'événements dans la cellule.

De gauche à droite, Robert Lefkowitz et Brian Kobilka, récompensés par le prix Nobel de chimie 2012. © Comité Nobel (Robert Lefkowitz) et Charles, sous licence Commons (Brian Kobilka)

Comprendre les récepteurs, c'est mieux les utiliser

On les trouve à l'origine du sens de l'odorat et de celui du goût. La sensibilité à la lumière passe par les RCPG et ils sont là aussi pour répondre, à l'intérieur de notre corps, aux hormones ou aux neurotransmetteurs. Au total, quelques pourcents de notre génome correspondent au code génétique servant à les synthétiser. Les RCPG jouent donc un rôle clé dans les communications entre les milliards de cellules de notre corps mais aussi avec le monde extérieur.

Pour la pharmacologie, ils constituent un enjeu considérable. Sven Lindin, membre du comité Nobel, affirme que « jusqu'à la moitié » des médicaments « reposent sur une action ciblant les RCPG ». En d'autres termes, mieux comprendre ces récepteurs permet de créer des médicaments plus efficaces ou ayant moins d'effets secondaires. Ces applications n'appartiennent pas à un avenir lointain mais sont actuellement des sujets d'études un peu partout dans le monde. On vient par exemple de découvrir qu'un RCPG anormal interviendrait dans certains diabètes de type 2, qu'un autre pourrait servir à traiter la calvitie et que la morphine serait remplaçable par un produit ayant la même action mais sans effet secondaire.

Percer les secrets de ces récepteurs, c'est tout le travail réalisé, discrètement et depuis des années, par Robert Lefkowitz et Brian Kobilka. Ce dernier, notamment, a déterminé la structure d'un RCPG, le bêta 2-adrénergique, que l'on trouve, entre autres, dans le poumon, où il provoque un relâchement des fibres musculaires des bronches. Il est d'ailleurs utilisé comme broncodilatateur. Robert Lefkowitz aussi a travaillé sur ce récepteur adrénergique, puis sur d'autres, dont il a déterminé la formule. C'est à partir de ce travail que les biochimistes ont commencé à comprendre que tous les RCPG, pour différents qu'ils soient, partageaient une même structure.

Ces travaux sont essentiellement fondamentaux et c'est pourquoi ils ont eu peu d'échos hors des domaines spécialisés. Mais c'est aussi la raison pour laquelle ils sont souvent cités dans la littérature scientifique, ayant conduit ensuite à de nombreuses études, en biologie et en pharmacologie.

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