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MAP6, une protéine neuronale dans la lumière des microtubules

le 2 avril 2020
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Les microtubules, composants majeurs du cytosquelette, sont des tubes creux de 25 nm composés de dimères de tubuline. Les microtubules sont des polymères dynamiques : ils alternent spontanément entre des phases d’assemblage et de désassemblage par l’addition ou la perte de dimères de tubuline à leurs extrémités. Ce comportement unique, connu sous le nom d’instabilité dynamique, est crucial pour différents processus fondamentaux telles que la division et la mobilité cellulaires. Dans les cellules très différenciées telles que les neurones, les microtubules dynamiques coexistent avec des microtubules stables caractérisés par un renouvellement très lent de tubuline et une résistance mécanique accrue. Les microtubules stables sont cruciaux pour maintenir la morphologie des neurones au cours de leur développement et leur activité. Dans des conditions pathologiques telles que les maladies neurodégénératives ou lors de lésions cérébrales, une altération de la stabilité des microtubules entraîne un déséquilibre des populations de microtubules dynamiques et stables. A ce jour, les bases moléculaires de la stabilité des microtubules neuronaux restent mystérieuses. De manière étonnante, des densités protéiques appelées MIPs (Microtubule Inner Proteins) ont depuis longtemps été observées à l’intérieur des microtubules neuronaux et associées à l’extrême stabilité de ces microtubules. Cependant, l’identité moléculaire de ces MIPs neuronales restaient à ce jour totalement inconnue.

Dans ce contexte, un travail collaboratif entre les équipes d’Annie Andrieux et d’Isabelle Arnal a récemment permis d’identifier la protéine MAP6 comme la première MIP neuronale de mammifères. MAP6 stabilise les microtubules et des souris déficientes en MAP6 souffrent de troubles sévères proches de ceux observés chez les patients atteints de schizophrénie, ce qui est dû, au moins en partie, à une altération de la stabilité des microtubules. Les deux équipes ont découvert que MAP6 se localise dans la lumière des microtubules. Cette localisation particulière de MAP6 génère des microtubules avec des propriétés remarquables : une croissance en hélice et la formation de trous persistants dans leur paroi. Quel pourrait être le rôle de tels microtubules ? Les trous pourraient faciliter l’accessibilité d’autres protéines à l’intérieur du microtubule, comme par exemple l’enzyme ?TAT1 qui acétyle la face interne des microtubules, une modification associée à la résistance mécanique de ces polymères. Les microtubules hélicoïdaux générés par MAP6 ont une largeur équivalente à celle des axones : ils pourraient ainsi définir le diamètre des axones et/ou conférer aux axones une résistance physique face aux forces de compression rencontrées dans les tissus du cerveau au cours du développement ou de phénomènes de régénération.

Cette découverte pionnière de la première protéine présente dans la lumière des microtubules neuronaux ouvre un tout nouveau champ d’investigation pour comprendre cette face cachée des microtubules. Explorer la vie intérieure des microtubules neuronaux, jusqu’à ce jour inconnue, devrait révéler de nouvelles fonctions de ces biopolymères.

 
 

Légende figure : La protéine neuronale MAP6 est présente à l’intérieur des microtubules (cryo-tomographie électronique) et induit leur croissance en hélice (microscopie à fluorescence par réflexion totale interne ou TIRF).
Crédit figure : Christophe Bosc, Camille Cuveillier & Julie Delaroche.
 

Références : 
MAP6 is an intraluminal protein that induces neuronal microtubules to coil.
Cuveillier C, Delaroche J, Seggio M, Gory-Fauré S, Bosc C, Denarier E, Bacia M, Schoehn G, Mohrbach H, Kuli? I, Andrieux A, Arnal I, Delphin C,
Sci. Adv. 6, eaaz4344 (2020).

 



Mise à jour le 15 avril 2020

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