Comment votre système immunitaire utilise le chaos pour prévenir les maladies
Nouvelle recherche, parue dans la revue Communications de la nature, révèle un nouveau mécanisme en jeu dans la fonction cellulaire. Les fluctuations chaotiques des concentrations de protéines aident à garder notre système immunitaire alerte et fonctionnel, prévenant ainsi les maladies chroniques, telles que le cancer et le diabète.
La recherche moderne a mis au jour bon nombre des mécanismes défectueux en jeu dans le cancer, mais la science a encore beaucoup à découvrir.
Au niveau cellulaire, certains de ces mécanismes tournent autour de ce que les experts médicaux appellent des voies de signalisation. Les voies de signalisation cellulaire régulent la croissance, la survie et la prolifération des cellules.
Dans le cancer, certaines protéines de signalisation sont hyperactives, entraînant la croissance et la prolifération de cellules tumorales, tandis que d'autres - qui agiraient normalement comme suppresseurs de tumeurs - ne fonctionnent pas correctement.
Comprendre la dynamique en jeu au sein des cellules est donc essentiel pour prévenir et vaincre le cancer et de nombreuses autres maladies chroniques.
De nouvelles recherches ont peut-être innové à cet égard, car trois scientifiques ont découvert un nouveau mécanisme de régulation cellulaire: le chaos.
Le chercheur au doctorat Mathias Heltberg et le professeur Mogens Høgh Jensen - tous deux de l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague au Danemark, ainsi que Sandeep Krishna du Centre national des sciences biologiques de Bangalore, en Inde, ont entrepris d'étudier comment une protéine particulière stimule un gène activité.
Les scientifiques ont découvert que la dynamique chaotique est la réponse. La protéine qu'ils ont étudiée est le facteur nucléaire-κB (NF-kB).
Le NF-kB est essentiel pour garder le système immunitaire alerte et fonctionnel. Les résultats peuvent donc aider à éviter plus que le cancer: le diabète et la maladie d’Alzheimer pourraient également être des cibles si les chercheurs comprennent mieux le fonctionnement des défenses naturelles de l’organisme.
Le chaos est essentiel à la réponse immunitaire
Le NF-kB est un facteur de transcription qui est essentiel pour les «fonctions immunitaires innées et adaptatives», et il intervient également dans les réponses inflammatoires. En conséquence, ses niveaux dans le corps fluctuent avec le temps, affectant la fonction des gènes et des cellules.
Des études récentes ont montré que la signalisation NF-kB joue également un rôle crucial dans le cancer, établissant le lien entre le développement du cancer et l'inflammation.
Dans l'étude actuelle, le professeur Jensen et ses collègues ont utilisé des calculs mathématiques et des expériences en laboratoire pour montrer que les hauts et les bas chaotiques des concentrations de NF-kB activent des gènes qui, autrement, resteraient silencieux.
La protéine NF-kB doit être dans un état chaotique afin d'activer les bons gènes qui permettent une réponse immunitaire optimale, a montré l'étude.
Jusqu'à présent, les chercheurs pensaient que tous les organismes vivants évitaient les dynamiques chaotiques. Mais la nouvelle étude remet en question cette croyance, car les chercheurs montrent que les fluctuations chaotiques des concentrations de protéines sont essentielles pour activer les gènes clés.
«Le chaos est une dynamique mathématiquement bien définie, une dynamique qui, par exemple, a déjà été utilisée pour expliquer de grands changements dans les systèmes météorologiques», explique le professeur Jensen.
«Avec l'énorme complexité qui caractérise les êtres vivants d'ordre supérieur, il est évident que la dynamique chaotique se produira dans différents types de systèmes. Mais comment le chaos joue un rôle décisif dans les cellules vivantes est entièrement nouveau », ajoute le chercheur.
Implications pour le diabète, le cancer, la maladie d'Alzheimer
Les chercheurs notent également les implications thérapeutiques des résultats. Selon Heltberg, co-auteur de l’étude, de nouveaux médicaments pourraient «assurer le bon fonctionnement des protéines».
«Les thérapies pourraient également impliquer le retrait et le test des cellules d'un corps pour évaluer si les cellules sont dans le bon état pour avoir les bonnes oscillations», poursuit Heltberg.
«Si ce n’est pas le cas, il est peut-être possible de prévoir et de découvrir les maladies avant qu’elles ne surviennent.»
Le professeur Jensen est d'accord:
«Les résultats peuvent avoir un impact considérable sur notre compréhension du fonctionnement du système immunitaire et sur la manière d’éviter l’incidence de certaines des maladies les plus graves, notamment le diabète, le cancer et la maladie d’Alzheimer.»
Prof. Mogens Høgh Jensen
