Pauli Lectures sous le signe de la logistique cellulaire

A l'instar d'une usine chimique, les cellules fabriquent sans cesse des protéines très diverses qu'elles doivent transporter rapidement vers leur destination après leur synthèse. Certaines de ces molécules sont destinées à être exportées à la surface de la cellule, d'autres remplissent des fonctions à l'intérieur de la cellule. Pour transporter des substances, les cellules utilisent un système de distribution sophistiqué : elles emballent les protéines fra?chement fabriquées dans de minuscules bacs en forme de bulles, appelés vésicules. Celles-ci amènent la cargaison spéciale au bon moment et au bon endroit, sans se tromper d'adresse de livraison. La manière dont les cellules réalisent exactement cette prouesse logistique est restée longtemps un mystère. James E. Rothman, professeur de biochimie et de biologie cellulaire à l'université de Yale, est une sommité dans le domaine du système de transport cellulaire. Il a contribué de manière déterminante à résoudre l'énigme de la logistique cellulaire.

Service de colis selon le principe de la clé-serrure

"Rothman est un scientifique d'envergure mondiale qui fait figure de pionnier. Il a été le premier à décrire la machinerie moléculaire qui permet aux cellules d'effectuer leur service de colis de manière fiable. Il a ainsi marqué de manière décisive le domaine du trafic des vésicules", déclare Nenad Ban, professeur de biologie moléculaire structurelle à l'ETH Zurich. Ban est coorganisateur des Pauli Lectures de cette année et a réussi à convaincre Rothman d'intervenir.

Les vésicules, qui transportent le fret en leur sein à travers la cellule, sont, comme toutes les cellules et leurs organelles, enveloppées d'une biomembrane. En étudiant des cellules de mammifères, Rothman a découvert que les vésicules portent sur leur enveloppe des complexes protéiques spécifiques qui s'adaptent comme une clé à une contrepartie dans la membrane de la destination. Si la vésicule s'arrime avec sa clé à une serrure membranaire complémentaire, le minuscule cargo peut fusionner avec la membrane de la cellule ou de l'organite et ainsi vider son contenu à l'endroit prédéterminé.

Ce processus de transfert de marchandises - appelé fusion membranaire intracellulaire - est un mécanisme fondamental en biologie : il joue un r?le central dans la croissance et la division cellulaires. Il est en outre important sur le plan médical, car des erreurs dans la cha?ne logistique peuvent entra?ner des maladies graves. En caractérisant la fusion membranaire, Rothman a fourni le principe de base de nombreux processus physiologiques importants, dont la libération de l'hormone insuline dans la circulation sanguine, la communication entre les cellules nerveuses du cerveau et l'infection des cellules par des virus.

Avec le regard d'un lauréat du prix Nobel

Rothman a acquis une renommée internationale gr?ce à ses découvertes révolutionnaires sur les voies de transport cellulaires et a re?u de nombreuses distinctions pour ses travaux, dont le couronnement est le prix Nobel de physiologie en 2013. Le Département de biologie de l'ETH Zurich rend aujourd'hui hommage à la performance de recherche de Rothman et l'a invité pour cette raison à donner les conférences Wolfgang Pauli de cette année.

Dans la série de séminaires de l'ETH qui débutera lundi prochain, Rothman, 65 ans, parlera d'abord de l'importance de la recherche pour la société et de ce qu'il faut pour rendre possible les succès scientifiques. Dans une deuxième conférence, il donnera un aper?u du système de transport des cellules et mettra en lumière la série de découvertes qui ont conduit au prix Nobel en 2013.

Enfin, Rothman abordera la communication des cellules nerveuses, où la fusion des membranes se déroule plus rapidement que nulle part ailleurs dans la nature : lorsqu'une impulsion nerveuse atteint une synapse, des vésicules situées aux extrémités des nerfs libèrent en moins d'une milliseconde des neurotransmetteurs qui transmettent l'information à la cellule nerveuse voisine sous forme de messagers chimiques. Comment est-il possible que le même mécanisme se déroule ici environ 10'000 fois plus vite que, par exemple, lors de la libération d'hormones, c'est ce que Rothman étudiera dans sa troisième conférence.