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Une étude révèle de nouveaux indices sur la surproduction de mucus dans l'asthme et la MPOC

En résolvant un mystère de 20 ans sur le rôle d'une protéine associée à la production de mucus, les chercheurs apportent de nouvelles informations pouvant mener à de nouveaux traitements contre l'asthme, la bronchopneumopathie chronique obstructive, la fibrose kystique et d'autres maladies.
Lorsqu'elles sont exposées à la protéine déclencheur CLCA1 (rouge), les cellules humaines commencent à exprimer à leur surface le canal TMEM16A (vert) des ions chlorure, une interaction qui pourrait être responsable d'une surproduction de mucus dans l'asthme et la MPOC.
Crédit d'image: Z. Yurtsever / WUSTL

Les chercheurs, de l’École de médecine de l’Université de Washington à St. Louis (WUSTL), MO, rapportent leurs découvertes dans la revue. eLife.

Thomas J. Brett, auteur principal de l'étude et professeur adjoint de médecine à WUSTL, a déclaré:

"La nouvelle étude jette les bases du développement de traitements pour des maladies telles que l'asthme, la MPOC, la fibrose kystique et même certains cancers."

Dans des maladies telles que l'asthme et la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), le corps produit trop de mucus, rendant la respiration difficile.

Dans la fibrose kystique, le mucus produit est trop épais et obstrue les poumons et le tube digestif.

La signification de la nouvelle étude réside dans les révélations sur les canaux ioniques - des protéines spéciales qui créent des pores dans la membrane cellulaire et aident à réguler le flux de particules chargées dans et hors de la cellule.

Les canaux ioniques permettent aux cellules d'envoyer et de recevoir des signaux électriques et de jouer des rôles essentiels à la santé, tels que des substances sécrétées comme le mucus, le contrôle du rythme cardiaque et la fonction cérébrale.

Par exemple, le flux d'ions chlorure dans et hors des cellules aide à contrôler la production de mucus - un revêtement protecteur dans notre trachée et autres voies respiratoires. Le mucus - composé de glycoprotéines et d’eau - piège la pollution et les particules étrangères avant qu’elles ne nuisent aux poumons.

Cependant, avec des maladies comme la fibrose kystique et l'asthme, trop de mucus trop épais est produit, ce qui rend la respiration difficile et augmente le risque d'infection.

Une étude examine les canaux ioniques et leur rôle dans la surproduction de mucus

Il y a environ 20 ans, les scientifiques ont identifié une protéine appelée CLCA1 qui, lorsqu'elle est présente en grande quantité dans les cellules qui tapissent les voies respiratoires, a longtemps été associée à une surproduction de mucus. Pendant longtemps, on a pensé que CLCA1 était un canal à ions chlorure car les membres de la famille des protéines CLCA semblaient déplacer les ions chlorure dans les cellules et en sortir.

À terme, à mesure que des indices étaient découverts, les scientifiques ont décidé que les protéines CLCA n'étaient pas des canaux mais des déclencheurs. ils ont activé les canaux pour permettre aux ions chlorure de traverser les membranes cellulaires. Cependant, il n'était pas clair quels canaux les protéines CLCA déclenchaient et comment. Le professeur Brett note:

"Lorsque les cellules expriment CLCA1, elles produisent des courants de chlorure. Mais au fur et à mesure que nous comprenions mieux les structures tridimensionnelles des protéines, les chercheurs sur le terrain ont compris que les protéines CLCA ne pouvaient pas être des canaux. activer ces courants s'ils ne sont pas des canaux? "

Le professeur Brett et son équipe ont constaté que lorsque CLCA1 est libéré par les cellules humaines, il provoque la libération d'ions chlorure lorsque le canal détecte la présence d'ions calcium.

L'équipe a également remarqué que le mouvement des ions chlorure déclenchés par CLCA1 ressemble beaucoup à la manière dont les ions chlorure traversent un canal appelé TMEM16A. Ils ont donc décidé d'étudier si ces deux protéines interagissent.

La découverte que les protéines déclenchent les canaux ioniques est une «découverte unique»

TMEM16A - qui a été découvert seulement il y a 7 ans chez les mammifères - se trouve en abondance dans les cellules bordant les voies respiratoires. Il existe des preuves que trop de TMEM16A - comme trop de CLCA1 - est associée à une surproduction de mucus dans des maladies respiratoires comme l'asthme et la MPOC.

Avec ses collègues, le professeur Brett a montré que CLCA1 déclenche la TMEM16A, et une expression accrue de CLCA1 augmente le nombre de canaux TMEM16A présents dans les cellules voisines. Il explique:

"Nous ne pensons pas que CLCA1 ouvre réellement le canal. En fait, le canal peut fonctionner sans CLCA1. Nous pensons qu'il conserve simplement le canal à la surface des cellules pendant une période de temps plus longue."

Il dit que la raison pour laquelle il y a plus de courant est qu'il y a plus de canaux ouverts - plus il y a de trous à traverser pour les ions et ajoute:

"C'est une découverte unique. Nous ne connaissons aucun autre exemple de ce type d'interaction entre une protéine et un canal."

Les résultats ont des implications plus larges. Si d'autres membres de la famille appartiennent à ces protéines et interagissent entre elles, cela pourrait permettre de mieux comprendre divers troubles, dont le cancer et les maladies cardiovasculaires.

Par exemple, les canaux TMEM16 et les protéines CLCA sont liés à certains types de cancer, notamment aux tumeurs du sein qui se propagent aux poumons. Ils ont également été impliqués dans des maladies cardiovasculaires, telles que des troubles irréguliers du rythme cardiaque et une insuffisance cardiaque.

L'équipe continue d'étudier l'interaction entre la protéine et le canal et comment l'augmentation ou la diminution de leur expression peut affecter les flux d'ions et avoir un impact sur les maladies des voies aériennes.

L’étude a été financée par le National Institutes of Health (NIH), l’Association américaine du poumon, le Centre d’enquête sur les maladies d’excitabilité des membranes et l’American Heart Association.

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