En cette année 2019, a été remis à William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe et Gregg L. Semenza le prix Nobel de Médecine ou Physiologie. Ces trois scientifiques ont été récompensés pour leurs recherches sur la capacité des cellules humaines à s’adapter selon la disponibilité en oxygène du milieu. Ils ont également travaillé sur les différents mécanismes moléculaires du corps humain qui régulent l’activité génétique en fonction du niveau d’oxygène.
Ces découvertes servent aujourd’hui à améliorer les travaux de recherche sur de nombreuses maladies telles que l’anémie* ou les cancers. En effet, il faut savoir que les cellules cancéreuses ont besoin de dioxygène, comme toute autre cellule, pour proliférer. Ainsi, en connaissant le mécanisme d’adaptation des cellules selon le taux d’oxygène, il devient possible de mettre au point certaines thérapies pour lutter contre le développement des tumeurs.
Ces chercheurs ont découvert, au fil de différents programmes de recherche, les mécanismes moléculaires qui ont lieu au sein des cellules pour réguler la quantité d’oxygène dans le corps.
Lorsque le corps se retrouve en situation d’hypoxie*, on observe une augmentation du taux de HIF-1α*. Ce phénomène déclenche alors une hausse de la production d’érythropoïétine* (EPO), qui à son tour stimule la prolifération des cellules souches précurseurs des hématies*. Ainsi, on peut constater une augmentation des échanges gazeux dans les différents organes du corps.
Lorsque le corps humain possède un taux d’oxygène normal, il lui faut dégrader HIF-1α, produit en continu, pour ne pas se retrouver en situation de surproduction de globules rouges.
Pour ce faire, deux groupes hydroxyles* viennent se placer à deux positions successives sur HIF-1α, grâce à un polyl hydroxylase*. Ce phénomène est appelé hydroxylation. Vient ensuite s’agripper et interagir avec cette dernière la protéine VHL*. Celle-ci entraîne ensuite la dégradation de HIF-1α, par combinaison avec l’ubiquitine* qui indique au protéasome* si la protéine peut ou non être dégradée. Le complexe HIF-1α et protéine VHL sera ainsi détruit.
Dans ce cas-ci, on remarque que le taux d’oxygène joue un double rôle : il permet l’activation de HIF-1α, mais aussi sa dégradation.
Une cellule cancéreuse a subi de nombreuses mutations dans son patrimoine génétique,la conduisant à devenir « folle », ou « dégénérée ». Cela signifie qu’elle ne réalise plus sa tâche première dans le corps humain, mais se reproduit à une allure très importante, de façon anarchique. Elle a également la capacité de créer autour d’elles des vaisseaux sanguins, dont le rôle est de lui fournir les nutriments et oxygène requis pour son développement. Ce phénomène échappe à tout contrôle.
De par son efficace multiplication, la première cellule cancéreuse contribue à l’apparition d’un amas de cellules cancéreuses, désignées par le terme de tumeur.
Les travaux réalisés par ces chercheurs serviront peut-être, à l’avenir, à offrir une solution efficace pour lutter contre les tumeurs cancéreuses : en connaissant la réaction d’une cellule face à un manque d’oxygène, élément indispensable à sa reproduction, il est possible d’imaginer un traitement qui parvient à priver les cellules cancéreuses d’oxygène et donc à limiter la progression du cancer.
Définitions
- anémie : diminution de la quantité ou de la qualité des globules rouges.
- hypoxie : absence d’un approvisionnement suffisant en oxygène dans une partie ou la totalité du corps.
- HIF (Hypoxia-inducible factor) : facteur de transcription qui permet aux cellules de s’adapter aux environnements pauvres en dioxygène. Il est constitué de deux sous-complexes : HIF-1α et ARNT.
- érythropoïétine (ou EPO) : cette hormone est une substance produite au niveau rénal par le système immunitaire dans le but de réguler la prolifération des cellules souches à l’origine des globules rouges.
- hématies : globules rouges, cellules chargées de transporter l’oxygène dans le sang.
- groupe hydroxyle : groupe de chimie organique composé d’un atome d’oxygène et d’un atome d’hydrogène.
- polyl hydroxylase : enzyme sensible à l’oxygène.
- gène VHL : gène responsable de la limitation de la prolifération des cellules.
- ubiquitine : protéine marqueur d’autres protéines à dégrader.
- protéasome : complexe enzymatique chargé de dégrader les protéines en trop.
Biographies succinctes
- William G. Kaelin Jr : professeur de médecine spécialisé en oncologie à Harvard. Son étude majeure se base essentiellement sur les protéines suppresseurs de tumeurs.
- Sir Peter J. Ratcliffe : docteur et biologiste cellulaire et moléculaire à l’université d’Oxford. Il a travaillé sur la réaction des cellules en situation d’hypoxie.
- Gregg L. Semenza : professeur de médecine génétique, de chimie biologique, de médecine, de pédiatrie, de radio-oncologie et de radiations moléculaires. Il a travaillé en particulier sur HIF-1α.
Par Marie Evesque et Alexandra Michon, TS1