FNRS

Jean-François Collet

Ponts dissulfures et cystéines

Les protéines sont constituées d’acides aminés. Il y a 20 acides aminés différents. Un de ces 20 acides aminés s’appelle la cystéine. Un des atouts de la cystéine est qu’elle peut s’associer à une autre cystéine par le biais d’un lien qu’on appelle un pont disulfure. Les ponts disulfures sont essentiels pour la structure de nombreuses protéines car ils assurent leur solidité. Ils permettent aussi à deux protéines de s’associer. Ils ont en quelque sorte le même rôle que les barreaux qui relient les pieds d’une chaise. Sans ces barreaux, la chaise ne tient pas et ne peut donc être utilisée. De même, sans ces ponts disulfures, la protéine n’est pas fonctionnelle.

Exemples concrèts

La permanente en coiffure est une illustration très concrète de la présence et de l’utilité des ponts disulfures. Les cheveux sont constitués à 90% d’une protéine particulière appelée kératine, Les molécules de kératine sont liées entre elles par des ponts dissulfures. Le nombre et l’emplacement de ces ponts déterminent si les cheveux seront raides, bouclés ou très bouclés. Il est cependant possible par réaction chimique de casser ces ponts et donc de déstructurer les protéines. Le cheveu est ensuite enroulé selon la forme voulue et par le biais d’une autre réaction, des nouveaux ponts se reforment entre des cystéines à l’origine très éloignées. Les cheveux deviennent alors bouclés.

Les venins de certains reptiles et scorpions n’ont une forme active que grâce aux ponts disulfures stabilisant leur structure, Il en est de même pour de nombreuses protéines utilisées en médecine telles que l’insuline ou encore le « tissue plasminogen activator » agissant comme un anticoagulant que l’on administre aux patients qui souffrent d’une crise cardiaque.

A l'UCL...

Dans le laboratoire de chimie physiologique du Professeur Jean-François Collet, chercheur qualifié du F.R.S.-FNRS et chargé de cours à l’Université Catholique de Louvain (UCL), les cystéines et leurs ponts disulfures sont étudiés sous toutes les coutures. Ils analysent plus particulièrement les mécanismes qui permettent la formation des ponts disulfures. Les recherches menées dans ce domaine depuis près de deux décennies, dans plusieurs laboratoires à travers le monde, ont permis de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui permettent le repliement des protéines et la formation des ponts disulfures. Une des conséquences importantes de ces recherches a été la mise au point d’outils biotechnologiques qui facilitent la production de protéines thérapeutiques possédant des ponts disulfures.

DsbG: une protéine "anti-vieillissement"

Récemment, ils ont étudié une protéine dont la fonction supposée était de former des ponts disulfures corrects chez la bactérie Escherichia coli. Cette protéine s’appelle DsbG. Au cours de leurs expériences, ils ont trouvé que la fonction de cette protéine était très différente. En effet, au lieu de former des ponts disulfures, ils ont observé que DsbG protège les cystéines « célibataires » qui ne participent pas à la formation d’un pont disulfure contre les molécules d’oxygène. La protéine DsbG agit comme un antioxydant, c'est-à-dire un agent qui contrecarre la fixation d’une molécule d’oxygène sur les cystéines célibataires. Ces cystéines célibataires sont très sensibles à l’oxygène qui les attaque et les oxyde. Un peu comme l’oxygène s’attaque au fer et provoque l’apparition de rouille. L’oxydation de ces cystéines endommage sérieusement les protéines et peut conduire à leur mise hors d’usage. Elle est une des raisons du vieillissement cellulaire.

Jamais auparavant, on ne s’était intéressé au sort des cystéines célibataires. Non seulement, ils montrent qu’elles se font oxyder facilement, mais en plus ils ont trouvés que l’organisme a prévu la parade. La protéine DsbG veille et vole au secours des protéines oxydées. DsbG est une protéine bactérienne, mais il y a plusieurs protéines qui ressemblent à DsbG dans nos cellules. Il est donc probable que l’une ou l’autre de ces protéines possède la même fonction et protège nos cellules de l’oxydation et donc, du vieillissement.

Ces travaux, menés dans le laboratoire de Chimie Physiologique de l’UCL, en collaboration avec des collègues du VIB (VUB) et de l’Université du Michigan, viennent d’être publié dans la prestigieuse revue scientifique Science.

Ecoutez ici l'interview du Professeur Jean-François Collet sur La Première.