Ce que les amibes mangeuses de cerveau peuvent nous dire sur la vie sur Terre et l’histoire de l’évolution

Brain Eating Amoebae Evolution

L'évolution des amibes mangeuses de cerveau

En apportant un nouvel éclairage sur la façon dont Naegleria se divise, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l’UMass Amherst, ajoute aux connaissances fondamentales de la vie.

Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l’Université du Massachusetts Amherst, a récemment annoncé dans le journal Current Biology qu’une amibe appelée Naegleria a développé plus d’ensembles distincts de tubulines, utilisées pour des processus cellulaires spécifiques, qu’on ne le pensait auparavant. Cette découverte a de nombreuses implications, allant du développement de traitements contre les infections mangeuses de cerveau à une meilleure compréhension de la manière dont la vie sur terre a évolué vers une telle diversité.

Une grande partie de la vie sur terre repose sur une série de polymères appelés microtubules, composés de tubuline, pour accomplir un large éventail de tâches à l’intérieur de leurs cellules. Ces microtubules sont comme les 2×4 de la cellule et servent à tout, de l’aide au déplacement de la cellule au transport de la nourriture et des déchets à l’intérieur de la cellule, en passant par le soutien structurel de la cellule.

Cellules de l'amibe Naegleria gruberi

Les cellules de Naegleria gruberi utilisent un ensemble de tubulines pour construire un fuseau mitotique (cyan, à gauche), et un autre ensemble de tubulines (orange, à droite) pour se transformer en un type de cellule flagellée. Crédit : Katrina Velle, laboratoire Fritz-Laylin, UMass Amherst.

Les microtubules participent également à la mitose, c’est-à-dire à la division d’une cellule unique en deux, en dupliquant d’abord ses chromosomes, puis en tirant chaque ensemble vers les côtés opposés de la cellule avant de se diviser en deux. L’un des moments clés de la mitose est le moment où un fuseau, composé de microtubules, s’empare des chromosomes et aide à les séparer en deux ensembles identiques.

C’est là que Naegleria entre en jeu. Les biologistes savaient auparavant que Naegleria utilise un type spécifique de tubuline pendant la mitose. Mais la nouvelle étude, menée par Katrina Velle, post-doc en biologie à UMass Amherst et auteur principal de l’article, montre que Naegleria utilise également trois autres tubulines distinctes spécifiquement pendant la mitose. Une paire de tubulines est utilisée uniquement pendant la mitose, tandis que l’autre, la tubuline flagellée, est spécialisée dans le mouvement cellulaire. Les auteurs de l’étude ont ensuite comparé les tubulines et les structures qu’elles construisent entre elles et avec celles d’espèces plus communément étudiées.

Surface cellulaire de l'amibe Naegleria gruberi

La surface cellulaire d’une amibe Naegleria gruberi visualisée par microscopie électronique à balayage. Crédit : Katrina Velle, Fritz-Laylin Lab, UMass Amherst, photo prise au Marine Biological Laboratory Central Microscopy Center.

Les implications de ces travaux sont passionnantes et vont de la pratique à la théorie. Par exemple, l’équipe a étudié une espèce de Naegleria, Naegleria gruberiqui est étroitement lié à Naegleria fowleri-une amibe qui peut manger votre cerveau. “Si nous pouvons comprendre la biologie de base de NaegleriaSi nous comprenons la biologie de base de Naegleria nous pourrons apprendre à la tuer en concevant des médicaments qui ciblent les tubulines uniques de l’amibe”, déclare Velle.

Mais Naegleria nous aide également à comprendre les règles de base qui régissent la vie sur terre. “Tous les organismes doivent se répliquer”, explique Lillian Fritz-Laylin, professeur de biologie à UMass Amherst et auteur principal de l’article. “Nous savons comment les processus de réplication fonctionnent pour certaines cellules, mais il y a un énorme ensemble de processus que nous ne comprenons pas. Naegleria nous permet de tester les règles que les scientifiques ont trouvées pour voir si elles sont valables ici.”

Pour mener à bien ses recherches, l’équipe s’est appuyée en partie sur l’équipement de microscopie de pointe de l’Institute for the Applied Life Sciences (IALS) de l’UMass Amherst, qui combine l’expertise approfondie et interdisciplinaire de 29 départements du campus de l’UMass Amherst pour traduire la recherche fondamentale en innovations bénéfiques pour la santé et le bien-être de l’homme. L’équipe a développé le Naegleria L’équipe a cultivé les cellules deNaegleriales a colorées avec différents produits chimiques afin de faire briller les tubulines, puis a pris des photos 3D à très haute résolution, ce qui lui a permis de mesurer, de compter et d’analyser les différentes structures de microtubules.

“J’ai passé la majeure partie de ma carrière à étudier les fuseaux mitotiques de cellules plus communes, comme les cellules de mammifères”, explique Patricia Wadsworth, professeur de biologie à l’UMass Amherst et l’un des auteurs principaux de l’article. “Les outils de la biologie moderne nous permettent d’explorer des cellules plus diverses, comme les cellules de mammifères. Naegleria,qui est d’une certaine manièresimilaires, mais aussi très différentes.”

La recherche a été soutenue par un ensemble d’institutions internationales de premier plan, notamment l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses des Instituts nationaux de la santé, l’Institut national des sciences médicales générales des Instituts nationaux de la santé, le prix de la Fondation de la famille Smith pour l’excellence en science biomédicale, la Fondation nationale des sciences, la Fondation croate des sciences, le Conseil européen de la recherche, le Fonds européen de développement régional – le programme opérationnel Compétitivité et cohésion : Centre d’excellence QuantiXLie et IPSted, ainsi que la Fondation Robert A. Welch.

“Les gens pensent souvent que la technologie est le moteur de la science”, dit Fritz-Laylin. “Mais dans ce cas, les questions auxquelles nous essayons de répondre sont si fondamentales pour le fonctionnement de la vie sur terre, et d’un tel intérêt pour tant de spécialités scientifiques, que nous avons dû réunir une équipe internationale de divers experts. Dans ce cas, la collaboration, le travail d’équipe et une communication efficace ont été les moteurs de la science.”

Référence : “Naegleria‘s mitotic spindles are built from unique tubulins and highlight core spindle features ” par Katrina B. Velle, Andrew S. Kennard, Monika Trupinić, Arian Ivec, Andrew J.M. Swafford, Emily Nolton, Luke M. Rice, Iva M. Tolić, Lillian K. Fritz-Laylin et Patricia Wadsworth, 8 février 2022,Biologie actuelle.
DOI : 10.1016/j.cub.2022.01.034

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