De nouvelles perspectives sur les processus cellulaires pour lutter contre le cancer
Si toutes les cellules de l’organisme contiennent le même ADN, elles acquièrent toutefois des fonctions différentes. Cela se produit parce que des ensembles distincts de gènes sont activés ou désactivés, ce qui modifie l’ADN et les protéines qui leur sont associées sans changer le code génétique lui-même. «Or ces modifications épigénétiques ne sont pas statiques», explique Sara Sdelci, coordinatrice du projet EPICAMENTE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) au Centre de régulation génomique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Espagne. «Elles ont besoin d’un apport continu d’énergie et de composants chimiques pour s’établir, se maintenir et s’éliminer.» Ces éléments sont fournis par le métabolisme cellulaire, le réseau de réactions biochimiques qui permet aux cellules de produire de l’énergie et de s’adapter à leur environnement. L’un des principaux objectifs du projet EPICAMENTE était de comprendre comment l’activité métabolique peut directement influencer la régulation des gènes, plutôt que de servir uniquement de source générale d’énergie et de métabolites.
Étude conjointe du métabolisme et de la régulation des gènes
Le projet, soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a rassemblé des compétences en biologie moléculaire, génomique, protéomique et biologie chimique. Grâce à des approches protéomiques(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à grande échelle, l’équipe a pu apporter un éclairage neuf sur la manière dont les mécanismes métaboliques contribuent aux processus cellulaires fondamentaux. «Plutôt que de se demander si une enzyme métabolique est importante pour un processus donné, nous avons cherché à savoir où son activité est nécessaire au sein de la cellule», explique Sara Sdelci. «La localisation subcellulaire a révélé des mécanismes de régulation qui restent cachés si le métabolisme est considéré comme un processus cellulaire uniforme.» Grâce à ces travaux novateurs, l’équipe du projet a pu démontrer que le métabolisme est directement intégré dans la régulation du génome. «Nous avons démontré que les enzymes métaboliques peuvent directement réguler les modifications épigénétiques», souligne Sara Sdelci. «Nous avons également découvert que l’activité métabolique nucléaire soutient des processus cellulaires essentiels tels que la division cellulaire et la réparation de l’ADN. Ensemble, ces résultats redéfinissent le métabolisme comme une couche régulatrice active de la fonction du génome plutôt que comme un simple fournisseur d’énergie et de précurseurs biosynthétiques.»
Comment les cellules cancéreuses exploitent les mécanismes métaboliques
Les conclusions ont également révélé que les cellules cancéreuses peuvent activer ou exploiter des mécanismes métaboliques nucléaires spécifiques, en particulier dans des conditions de stress. Cela met en évidence la pertinence biologique de ces voies dans des contextes pathologiques, tout en indiquant qu’elles ne sont pas exclusives aux cellules cancéreuses. «Cela pourrait servir de base à des stratégies thérapeutiques plus sélectives à l’avenir», ajoute Sara Sdelci. «Comme les enzymes métaboliques peuvent remplir des fonctions distinctes en fonction de leur localisation cellulaire, cibler des rôles régulateurs de gènes spécifiques plutôt que d’inhiber globalement le métabolisme peut permettre une plus grande précision et réduire les effets secondaires.» À plus long terme, ces connaissances pourraient contribuer au développement de biomarqueurs améliorés basés sur la régulation métabolique et épigénétique, et à la conception de stratégies qui intègrent la modulation métabolique aux traitements actuels.
Implications pour le développement, le vieillissement et la maladie
Il ne fait aucun doute que les travaux menés par EPICAMENTE ont ouvert de nouvelles voies de recherche, axées sur la compréhension de l’influence de l’activité métabolique des cellules sur les résultats biologiques. «Plus généralement, ces travaux ont permis d’établir un cadre conceptuel pour l’étude du métabolisme en tant que système de régulation organisé dans l’espace, avec des implications pour le développement, le vieillissement et les maladies», conclut Sara Sdelci. Les futurs travaux pourraient consister à identifier les activités métaboliques qui sont essentielles spécifiquement au niveau du noyau et à déterminer la manière dont ces activités sont régulées dans différents états cellulaires, tels que le stress. Il sera important de comprendre comment ces mécanismes varient selon les types de cellules et les contextes physiologiques.
