Codée par le gène PARK2, situé sur le chromosome 6 humain, la parkine est une enzyme qui joue un rôle clé dans le maintien de la qualité du réseau mitochondrial des cellules, ces petites "centrales électriques" qui produisent l’énergie cellulaire. Lorsque les cellules sont stressées, des alarmes chimiques se déclenchent. La parkine se précipite alors pour protéger les mitochondries.
Selon une nouvelle étude de l’Institut Salk, situé à San Diego, Californie, il existerait un lien direct entre un des capteurs principaux du stress cellulaire et la parkine elle-même, qui serait non seulement lié au développement de la maladie de Parkinson, mais aussi à celui du cander et du diabète de type 2. Ces nouveaux travaux viennent d’être publiés dans la revue Science Advances.
Le rôle-clé de la parkine dans la mitophagie
Comment ce processus fonctionne-t-il ? Il faut d’abord se pencher sur le rôle joué par la parkine : pour maintenir la qualité du réseau mitochondrial, celle-ci élimine les mitochondries endommagées par le stress cellulaire afin que d’autres puissent prendre leur place grâce à un processus appelé mitophagie. Or, dans le cas de la maladie de Parkinson héréditaire, l’enzyme parkine subit une mutation qui la rend incapable de supprimer les mitochondries dysfonctionnelles.
Les scientifiques savent depuis plusieurs années que la parkine détecte d'une manière ou d'une autre le stress mitochondrial et déclenche le processus de mitophagie. Mais jusqu’à présent, ils ignoraient comment la parkine détecte pour la première fois les mitochondries endommagées car aucun signal envoyé à la parkine pour la prévenir n’avait été détecté.
Le laboratoire du Reuben Shaw de l’Institut Salk recherche depuis des années comment la cellule régule le processus de mitophagie. Il y a une dizaine d’années, les chercheurs ont découvert qu’une enzyme appelée AMPK, qui est très sensible aux stress cellulaires de toutes sortes, y compris les dommages mitochondriaux, contrôle l'autophagie en activant une autre enzyme appelée ULK1.
A la suite de cette découverte, les scientifiques se sont demandé quelles étaient les protéines liées à la mitophagie directement activées par l’enzyme ULK1 : il s’avère que la parkine en fait partie. Cela signifie donc que le processus de mitophagie est initié par seulement trois participants : d'abord l'AMPK, puis l'ULK1, et enfin la parkine.
Cette hypothèse a été confirmée par la spectrométrie de masse. Selon les chercheurs, l’enzyme AMPK sert très probablement de signal d’alerte à la parkine, qui descend alors la chaîne de commande par l'intermédiaire d'ULK1 pour aller vérifier les mitochondries. En cas de dommages trop importants des mitochondries, la parkine déclenche alors leur destruction.
De nombreuses implications métaboliques
Ces nouveaux ont de vastes implications, soulignent les auteurs de l’étude, notamment dans le développement d’un certain nombre de cancers et du diabète de type 2. "Ce que je retiens, c'est que le métabolisme et les changements dans la santé des mitochondries sont essentiels dans le cancer, dans le diabète et dans les maladies neurodégénératives, explique le Pr Shaw. Notre découverte indique qu'un médicament contre le diabète (la metformine, ndlr) qui active l'AMPK, dont nous avons précédemment montré qu'il pouvait supprimer le cancer, peut également aider à restaurer la fonction chez les patients atteints de maladies neurodégénératives. C'est parce que les mécanismes généraux qui sous-tendent la santé des cellules de notre corps sont beaucoup plus intégrés que quiconque aurait pu l'imaginer."