L’obésité modifie l’architecture moléculaire des cellules hépatiques ; la structure réparatrice inverse la maladie métabolique |: Nouvelles:

Pour diffusion immédiate: Mercredi 9 mars 2022 :

Boston, MA – Les cellules utilisent leur architecture moléculaire pour réguler leurs fonctions métaboliques, et la réparation de l’architecture des cellules malades à un état plus sain peut également réparer le métabolisme, selon une étude menée par des chercheurs de la Harvard TH Chan School of Public Health.

« Les maladies métaboliques chroniques, qui comprennent l’obésité, le diabète et les maladies cardiovasculaires et hépatiques, constituent le plus grand problème mondial de santé publique », a déclaré Gökhan Hotamışlıgil, professeur James Stevens Simmons de génétique et de métabolisme à la Harvard Chan School et directeur du Sabri kerlker Center for Recherche sur les nutriments, la génétique et le métabolisme. “Le mécanisme de régulation fondamental que nous avons découvert peut être utilisé pour évaluer la susceptibilité – ou la résistance – des individus à un état pathologique comme l’obésité, et déterminer quelles étapes, telles que l’alimentation, les nutriments ou le jeûne, réduiront, élimineront ou exacerberont ces maladies. États. Nous pouvons imaginer un tout nouvel éventail de stratégies thérapeutiques ciblant l’architecture moléculaire, similaire à la restauration d’un bâtiment en difficulté ou à la prévention de sa détérioration. »

L’étude a été publiée en ligne le 9 mars 2022 dans Nature.

Dirigée par les chercheurs Güneş Parlakgül et Ana Paula Arruda du Sabri Ülker Center, l’étude a comparé des échantillons de foie de souris maigres en bonne santé avec des échantillons de souris obèses atteintes de stéatose hépatique. À l’aide de plusieurs plates-formes informatiques – intelligence artificielle, apprentissage automatique, apprentissage en profondeur et réseaux de neurones – et d’une imagerie haute résolution utilisant la microscopie électronique à balayage par faisceau d’ions focalisé amélioré, Parlakgül, Arruda et leurs collègues du Howard Hughes Medical Institute ont généré des reconstructions tridimensionnelles de structures spécialisées, appelées organites, à l’intérieur des cellules et ont effectué une analyse comparative de l’architecture et de l’organisation des organites des cellules hépatiques à partir d’échantillons maigres et obèses. Grâce à ces analyses, l’équipe a déterminé que l’obésité entraîne des altérations spectaculaires de l’architecture moléculaire subcellulaire, en particulier du réticulum endoplasmique (ER), un organite impliqué dans la création et la formation des protéines et des lipides.

L’équipe a ensuite partiellement restauré la structure de l’ER en utilisant des technologies capables de réparer des molécules et des protéines capables de remodeler les membranes cellulaires, ce qui a également réparé le métabolisme des cellules. Les cellules restaurées semblaient normales, contrôlaient beaucoup mieux le métabolisme des lipides et du glucose, et restaient sans stress et plus sensibles aux stimuli.

“Le résultat a été vraiment frappant – lorsque la structure est réparée, le métabolisme de la cellule l’est aussi”, a déclaré Arruda. “Ce que nous décrivons ici est une toute nouvelle façon de contrôler le métabolisme en régulant l’architecture moléculaire, ce qui est essentiel pour la santé et la maladie.”

Les images produites à partir de cette recherche sont également la visualisation la plus détaillée à ce jour des structures subcellulaires alors que les cellules sont encore intactes dans leur environnement tissulaire. D’autres chercheurs ont déjà créé une imagerie similaire, mais principalement dans des cellules individuelles ou en culture.

« L’imagerie haute résolution et l’analyse basée sur l’apprentissage en profondeur nous ont aidés à voir que la régulation structurelle de l’environnement intracellulaire et de l’architecture des organites est un élément clé de l’adaptation métabolique. Cibler cette régulation peut offrir des opportunités thérapeutiques pour traiter des maladies métaboliques telles que le diabète et la stéatose hépatique », a déclaré Parlakgül.

Pour Hotamışlıgil, les visuels sont étonnants. “J’ai d’abord été fasciné par la complexité, la beauté et l’harmonie des constructions dans l’espace interne extrêmement encombré d’une cellule”, a-t-il déclaré. “C’est comme regarder un chef-d’œuvre artistique tout en voyageant au centre d’une cellule.”

Cette recherche a été soutenue par le Sabri Kerlker Center de la Harvard Chan School.

Parmi les autres chercheurs de la Harvard Chan School impliqués dans cette recherche, citons Erika Cagampan, Nina Min, Ekin Güney, Grace Yankun Lee et Karen Inouye.

“La régulation de l’architecture sous-cellulaire du foie contrôle l’homéostasie métabolique”, Güneş Parlakgül, Ana Paula Arruda, Song Pang, Erika Cagampan, Nina Min, Ekin Güney, Grace Yankun Lee, Karen Inouye, Harald F. Hess, C. Shan Xu et Gökhan S Hotamışlıgil, Nature, 9 mars 2022, doi : 10.1038 / s41586-022-04488-5 :

Image: Gökhan Hotamışlıgil / Sabri kerlker Center for Nutrient, Genetic, and Metabolic Research and Refik Anadol, Refik Anadol Studios, LA

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