Loin d’être de vastes océans où les molécules voguent à leur guise, nos cellules sont organisées en différentes régions fonctionnelles. Les protéines du cytosquelette en constituent à la fois la charpente et les voies de transport entre un site et un autre. Dans les neurones, par exemple, les neurotransmetteurs synthétisés dans le corps cellulaire sont transportés, à bord de vésicules, vers l’extrémité de l’axone, où ils sont libérés dans la fente synaptique (espace entre deux neurones) lors de la propagation du signal nerveux. Un moteur moléculaire, la kinésine, achemine activement ces vésicules le long de filaments du cytosquelette, les microtubules. Le transport est orienté : la kinésine circule en effet sur les microtubules depuis l’extrémité « moins », positionnée à proximité du noyau de la cellule, jusqu’à l’extrémité « plus », qui pointe vers la périphérie. Au retour, une autre protéine motrice véhicule les cargaisons de la périphérie vers le noyau : la dynéine.
Bien que la capacité de ces deux locomotives moléculaires à circuler sur les « rails » des microtubules soit connue de longue date, certaines de leurs propriétés laissent encore les biologistes perplexes. Entre autres, certaines cargaisons peuvent être liées simultanément aux deux locomotives et circuler pourtant sans heurt d’un bout à l’autre d’un microtubule. Imaginez la vésicule comme un ballon captif, tracté par deux locomotives roulant en sens opposé. La vésicule ne devrait-elle pas alors se retrouver l’enjeu d’un tir à la corde, et donc tantôt être bloquée, tantôt progresser par saccades dans un sens puis dans l’autre ? Plus intrigant encore : lorsqu’on prive la cellule de l’un des deux moteurs, c’est tout le trafic qui se retrouve entravé, et non un sens de déplacement uniquement.
Le rôle de la protéine HOOK3
Ces constats laissent penser que les deux moteurs liés aux vésicules ne sont pas en marche en même temps, mais que kinésine et dynéine coopèrent toutefois pour le transport aussi bien dans un sens que dans l’autre. Pour identifier les ressorts moléculaires de cette coopération, des chercheurs britanniques ont reconstitué in vitro les édifices moléculaires formés entre la kinésine, la dynéine et une protéine adaptatrice, HOOK3, qui assure l’arrimage des motrices à leur cargaison. D’une part, ils ont détaillé leur structure tridimensionnelle par cryomicroscopie électronique et, d’autre part, en les repérant à l’aide d’étiquettes fluorescentes, ils ont suivi par microscopie leur déplacement le long de microtubules polymérisés à la surface de lames de verre.
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