Bien que les canaux ioniques mécanosensibles « Piezo » ont été identifiés en tant que piliers majeurs de nombreux processus physiologiques, leurs implications précises sont encore peu comprises. Des chercheurs ont récemment découvert une molécule protéinique inhibitrice impliquée dans la régénération musculosquelettique et les fonctions organiques. Cibler cette molécule pourrait faire d’une pierre deux coups, traitant à la fois l’obésité et l’ostéoporose.
Découverts il y a un peu plus d’une décennie, les canaux Piezo s’activent par le biais de stimulations mécaniques internes ou externes aux cellules (étirement, pression, contraintes de cisaillement, torsion de la membrane, contraintes osmotiques,…). Afin de transmettre les informations au système nerveux, ces canaux convertissent les forces mécaniques en signaux électriques. Ce processus de mécanotransduction est impliqué autant dans le développement des tissus que dans les processus de vieillissement et de pathogénicité. Il régit également nos perceptions telles que l’ouïe, le toucher léger et la nociception, la perception de l’espace, etc.
Étant donné que le système musculo-squelettique est constamment exposé à différents stimuli mécaniques, les canaux Piezo y jouent des rôles fondamentaux. Le Piezo 1 a par exemple été détecté au niveau des tendons, le long des muscles et des os des doigts, entre les vertèbres, etc. Il est également impliqué dans le fonctionnement et l’homéostasie de différents systèmes organiques autonomes, notamment cardiovasculaires et gastro-intestinaux. En outre, en étant liés à la migration et la prolifération cellulaire, ces canaux ont un rôle de régulateur au niveau du système immunitaire.
Sur la base de ces données, les chercheurs de la nouvelle étude, décrite dans la revue Science, visent à éclairer comment contrôler l’interaction moléculaire au niveau de ces canaux pour potentiellement cibler une large gamme de pathologies, telles que l’obésité, l’ostéoporose, les maladies inflammatoires et cardiovasculaires. Mais pour commencer, les experts comptent se concentrer sur les deux premiers. En effet, une étude a précédemment révélé que les mutations liées à l’altération fonctionnelle de Piezo 1 et 2 étaient responsables de graves maladies. Par exemple, l’augmentation de la fonction de Piezo 2 provoque des syndromes de contractions musculosquelettiques incontrôlées, tandis que sa perte altère la perception du toucher et de la douleur.
Un interrupteur pour réguler les canaux
Les canaux Piezo 1 et 2 sont de grandes protéines transmembranaires, dotées d’un ensemble d’hélices et de faisceaux régulant leur mécanosensibilité et le passage des ions à travers la membrane cellulaire. Au cours de leurs recherches, les experts de l’Institut Victor Chang de recherche cardiaque (en Australie) ont découvert que MDFIC et MDFI — des protéines inhibitrices de la famille des MyoD — interagissent avec les deux canaux en régulant leur inactivation. Les MyoD sont des facteurs de transcription impliqués dans la myogenèse et favorisent la régénération des tissus musculosquelettiques.
En particulier, la liaison de MDFCI avec les deux canaux Piezo est responsable de malformations lymphatiques chez l’Homme. « Cette molécule en interaction que nous avons identifiée représente un interrupteur nous permettant de réguler ces canaux, largement exprimée dans tout le corps, c’est pourquoi elle pourrait être utile pour toute une gamme de maladies à l’avenir », suggère dans un communiqué l’auteur principal de l’étude, Charles Cox, de l’Institut Victor Chang.
Le groupe d’experts s’est appuyé sur la cryomicroscopie électronique à une particule pour identifier le site d’interaction entre la MDFCI et l’hélice C-terminale lipidique du Piezo 1. « Ces protéines d’interaction contribuent à expliquer les cinétiques de déclenchement très différentes des canaux Piezo endogènes observés dans de nombreux types de cellules », écrivent-ils dans leur document.
Il est important de noter que la nutrition et les facteurs pro-inflammatoires peuvent influencer l’activation de ces canaux. Cependant, le ciblage pharmacologique de la MDFCI pourrait potentiellement ralentir ou inverser la progression de nombreuses pathologies liées aux troubles musculaires et à la dégénération osseuse. « Nous pensons que nous pourrons stimuler l’activité des canaux impliqués dans la solidité de nos os – ce qui pourrait non seulement aider à prévenir l’ostéoporose, mais aussi aider ceux qui en souffrent déjà », explique Cox. Par ailleurs, en stimulant l’activité de Piezo 2 au niveau de l’estomac, l’on pourrait moduler le seuil de satiété et remédier aux troubles de l’alimentation corrélés à l’obésité.