Dévoiler l'organisation architecturale des cellules neuronales
Les filaments intermédiaires (FI) constituent l'un des composants du cytosquelette et fonctionnent mécaniquement pour soutenir la cellule et sa membrane. L'expression de protéines de FI spécifiques varie entre les types de cellules mais aussi pendant le développement et la différenciation. Ces protéines contiennent de grandes régions intrinsèquement désordonnées qui ne dépendent pas d'une structure tridimensionnelle stable pour fonctionner. Cela leur attribue une flexibilité structurelle et une forte plasticité. Pour explorer davantage ces matériaux biologiques dynamiques et flexibles, les scientifiques du projet IF INTERACTIONS (Self-assembly, structures and interactions of cell specific cytoskeleton), financé par l'UE, ont utilisé des méthodes expérimentales et physiques pour étudier les FI partiellement désordonnés du système nerveux, également appelés neurofilaments. Le consortium a produit cinq sous-unités protéiques différentes et suivi leurs structures et leurs interactions lorsqu'elles s'auto-assemblent en filaments et réseaux de filaments. Les membres du projet ont utilisé diverses techniques d'imagerie haute résolution, ainsi que la diffusion des rayons X aux petits angles pour déterminer le rôle que les différents FI spécifiques des cellules jouent pour maintenir le soutien mécanique aux cellules neuronales. Ils ont observé que les propriétés de réseaux de filaments sont le résultat d'une interaction synergique entre des protéines longues et courtes où ces dernières jouent un rôle clé dans l'espacement interfilament neuronal. Les résultats de la recherche permettent d'expliquer l'expression différentielle des FI des neurones au cours du développement embryonnaire. Par exemple, les résultats ont montré que l'espacement interfilament diminue de 80 nm dans un réseau étendu lorsque la sous-unité de protéine α-Inx est exprimée au cours du développement précoce, à 40 nm après la naissance. Le réseau généré à partir du filament composite NF-L et NF-M est condensé et l'expression de ces deux protéines augmente après la naissance. Les chercheurs ont développé un modèle pour expliquer le réseau étendu. Leur modèle de passerelle ionique considère les extrémités carboxy-terminales comme des broches flexibles interagissant fortement avec des propriétés différentes. Ce modèle physique explique comment les petites brosses peuvent donner naissance à des réseaux avec un espace inter-filament plus large. Les résultats de recherche de l'étude IF INTERACTIONS soulignent l'importance des FI dans le maintien de la structure cellulaire neuronale. Étant donné qu'ils peuvent affecter les fonctions cellulaires et tissulaires, leur implication dans différentes maladies doit être explorée. En particulier, les recherches futures sur α-Inx et son rôle exact devraient être très importantes pour révéler l'architecture complexe des cellules neuronales au cours du développement.
