Les scientifiques révèlent une molécule qui lie l'hyperglycémie à la maladie métabolique

Une nouvelle recherche révèle la molécule au centre d’un lien longtemps caché entre la glycémie élevée et la rupture des mitochondries - les minuscules compartiments à l’intérieur des cellules qui leur fournissent l’énergie nécessaire pour rester en vie et fonctionner.
Les enzymes se trouvaient à différents endroits dans les mitochondries de rats diabétiques et non diabétiques.
Crédit d'image: Partha Banerjee / Johns Hopkins Medicine

Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins (JHU), MD, à Baltimore, ont déclaré que cette découverte pourrait mener à de nouveaux moyens de prévenir et de traiter le diabète.

Ils décrivent comment ils ont découvert le lien de cause à effet entre l'hyperglycémie et les maladies métaboliques dans un article publié dans le journal. Actes de l'Académie nationale des sciences.

L'auteur correspondant, Gerald Hart, professeur de chimie biologique à la JHU School of Medicine, explique:

"Le sucre lui-même n'est pas toxique, et il est donc mystérieux que l'hypoglycémie puisse avoir un effet si profond sur le corps."

Il dit qu'ils ont trouvé que l'hyperglycémie semble perturber la fonction d'une molécule impliquée dans de nombreux processus cellulaires.

D'autres équipes ont déjà établi que dans le cas du diabète non traité, l'hyperglycémie modifie le fonctionnement des mitochondries. L'équipe de la JHU a donc décidé d'examiner les processus moléculaires sous-jacents.

Grande différence dans les taux d'enzymes mitochondriales entre les rats diabétiques et non diabétiques

Pour leur étude, l'équipe a comparé les enzymes dans les mitochondries du c?ur des rats diabétiques à celles des coeurs de rats sains.

Ils se sont concentrés sur deux enzymes qui ajoutent et retirent une molécule appelée O-GlcNAc aux protéines.

Le groupe du professeur Hart a passé les 30 dernières années à étudier comment les cellules utilisent l'O-GlcNAc pour contrôler le traitement des nutriments et de l'énergie.

Ils ont découvert que l'une des enzymes - O-GlcNAc transférase, qui ajoute la molécule aux protéines - était présente à des niveaux plus élevés dans les mitochondries des rats diabétiques. Dans le même temps, les niveaux de l'autre enzyme - O-GlcNAcase, qui élimine la molécule des protéines - étaient plus faibles.

Le premier auteur, le Dr Partha Banerjee, un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Hart qui a réalisé les expériences, constate leur surprise à la découverte:

"Nous nous attendions à ce que les niveaux d'enzymes soient différents dans le diabète, mais nous ne nous attendions pas à la grande différence que nous avons constatée."

L'équipe a également découvert que la O-GlcNAc transférase était située à un endroit différent dans les mitochondries des animaux diabétiques. Au lieu d'être incorporés dans les parois des mitochondries, ils ont découvert qu'une grande partie de l'enzyme avait migré vers l'intérieur.

L'effet net est de réduire l'efficacité de la production d'énergie dans les mitochondries

L'étude montre également comment les deux enzymes jouent d'autres rôles importants dans les mitochondries, par exemple dans la production d'unités chimiques d'énergie sous forme d'ATP.

Selon le professeur Hart, l’effet net de ces changements liés à O-GlcNAc est de réduire l’efficacité de la production d’énergie dans les mitochondries, ce qui les conduit à produire plus de chaleur et de molécules causant des dommages.

Cela provoque le foie à déclencher des antioxydants pour neutraliser les molécules causant des dommages, ce qui produit à son tour plus de glucose, entraînant une spirale encore plus importante de la glycémie.

Le professeur Hart suggère que la découverte pourrait conduire à de nouveaux traitements pour prévenir et traiter le diabète qui ciblent les enzymes O-GlcNAc.

Les fonds pour l'étude provenaient de l'Institut national du c?ur, du poumon et du sang et de l'Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales.

Le professeur Hart a déclaré un intérêt commercial dans l'étude - il perçoit des redevances sur les ventes de l'un des anticorps utilisés dans les expériences.

Pendant ce temps, les scientifiques commencent à découvrir que les mitochondries font plus que fournir de l'énergie aux cellules.

Par exemple, Nouvelles médicales aujourd'hui récemment appris d'une étude dans Nature Cell Biology, dirigé par des chercheurs du NYU Langone Medical Center, à New York, qui révèle comment les mitochondries contrôlent le développement des cellules souches.

L'équipe a constaté que le blocage de l'action d'une enzyme clé dans les mitochondries empêchait les cellules souches de se développer en ovules dans les mouches des fruits.

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