QU'EST-CE QUE L’AUTOPHAGIE ?

Le mot désigne le mécanisme par lequel est opérée une dégradation du cytoplasme (la partie de la cellule qui entoure le noyau) par ses propres lysosomes (l'organite cellulaire chargé de dégrader les macromolécules au moyen d'enzymes).

 Le biologiste japonais Yoshinori Ohsumi, s’est vu décerner le prix Nobel de médecine. Biologiste et enseignant à l’Institut de technologie à Tokyo, Yoshinori Ohsumi est le sixième Japonais à remporter ce Nobel. Il est distingué en solitaire pour l’ensemble de son œuvre sur les mécanismes de l’autophagie. Nous pouvons ainsi, un instant, entrevoir la complexité prodigieuse des processus de dégradation et de recyclage des composants des cellules, les nôtres comme celles qui composent l’ensemble des organismes du monde vivant.

 Sans les travaux de Yoshinori Ohsumi, nous ne comprendrions pas ce qu’il en est du renouvellement des cellules et de leurs réponses aux privations alimentaires et aux infections. « Les découvertes d’Ohsumi ont conduit à un nouveau paradigme dans notre compréhension de la manière dont la cellule recycle son contenu » a résumé l’Académie Nobel, dans son éloge auto-justificatif.

 

Le concept d’autophagie est apparu dans les années 1960 lorsque les chercheurs ont observé, pour la première fois, la destruction par les cellules de leur propre substance en l’évacuant vers un « compartiment de recyclage » appelé lysosome. Les déchets des cellules se concentrent dans de petites vésicules, qui sont ensuite transportées jusqu’aux lysosomes, ces organites fonctionnant comme une station d’épuration des constituants cellulaires.

« Il s’agit d’un mécanisme cellulaire de défense ancestral contre les infections et le manque de nutriments, qui constitue la première menace pour un organisme. Il permet le recyclage de tout ce qui peut l’être pour rester en vie plus longtemps » a commenté, dans les médias français, Martine Biard-Piechaczyk. Elle dirige l’équipe « autophagie et infection » du CNRS. Puis cette chercheuse a ajouté : « C’est absolument mérité, Ohsumi est une référence dans le domaine, c’est lui qui, le premier, a découvert le mécanisme de l’autophagie, après des travaux extraordinaires ».

 

  

On parle aussi d’autolyse, un terme également utilisé pour désigner le suicide ou, en médecine légale, la destruction du corps après la mort. A l’échelon de la cellule d’un organisme vivant, il s’agit avant tout de comprendre de quelle manière l’entité cellulaire se dégrade via ses lysosomes. On peut distinguer ici une forme de métamorphose, paradoxale et microscopique, invisible aux yeux de la majorité des mortels. Car c’est bien la dégradation programmée des constituants intracellulaires qui permet le maintien de l’indispensable et formidable homéostasie cellulaire, clef de voûte du système.

Yoshinori Ohsumi a d’abord démontré l’existence de mécanismes d’autophagie chez des levures (en les « affamant »). Puis il s’est patiemment attelé à décrypter les principaux gènes clés impliqués dans ces processus. Il a ensuite poursuivi ses travaux en montrant que des mécanismes comparables sont à l’œuvre dans les cellules humaines. Ce long et brillant travail a bel et bien conduit à une nouvelle dimension dans notre lecture de la manière dont nos cellules recyclent normalement leur contenu.

Mais il a aussi ouvert la voie à la compréhension de l’importance fondamentale de l’autophagie dans de nombreux processus physiologiques, aux frontières du pathologique, comme l’adaptation du corps à la famine ou sa réponse aux agents infectieux. Le comité Nobel souligne aussi que ses travaux ont permis de prendre la mesure génétique du phénomène : des gènes impliqués dans les mécanismes d’autophagie peuvent aussi l’être dans divers mécanismes observés lors de maladies cancéreuses ou neurologiques. 

A dire vrai tout avait commencé ici au milieu du siècle passé, avec la découverte de la très grande hétérogénéité du contenu de chacune des cellules qui constituent les tissus, eux-mêmes constitutifs des organes. On a ainsi identifié différents constituants, chacun spécialisé dans certaines activités du métabolisme cellulaire : des « organites » (organelles en anglais). Il y avait là des « compartiments cellulaires » contenant des enzymes capables de digérer les protéines, les hydrocarbones et les lipides.

 

Le comité Nobel prend fort heureusement soin de rappeler ce que les travaux du nouveau lauréat doivent à ses prédécesseurs – et tout particulièrement aux travaux de Christian René Marie Joseph, vicomte de Duve (1917-2013). Le Dr de Duve, l’un des trois prix Nobel de médecine 1974 pour la découverte du lysosome – et, au-delà, du concept d’autophagie. A distance du noyau et de ses doubles hélices d’ADN, cette nouvelle donne conférait une dimension dynamique au reste de l’ensemble cellulaire. Il y avait là une machinerie qui retraitait les éléments constitutifs de la cellule et lui permettait ainsi de continuer à vivre tout en s’adaptant aux besoins, fluctuants, de l’ensemble. C’est ainsi que l’image souvent retenue pour le lysosome est celle de la « station d’épuration ». On pourrait sans doute trouver nettement mieux.

  

 

Perfectionnant les techniques de séparation des constituants cellulaires par centrifugation précédemment mises au point par le biochimiste belge, Albert Claude (1898-1983), le Dr Christian de Duve avait ouvert de larges espaces qui ont progressivement conduit à la naissance de la biologie cellulaire. Et il avait ainsi mis en évidence que les cellules ne peuvent vivre sans absorber, détruire et recycler. C’est cette même dynamique qui commençait, alors, à prendre une nouvelle dimension avec l’envol des prolongements politiques de la réflexion écologique. On sait ce qu’il en est, aujourd’hui, du concept de « tri des déchets » et, plus généralement, de celui du recyclage.

 

Dr Christian de Duve avait multiplié les contacts avec la presse peu avant sa mort. Il exprimait alors son inquiétude pour l’avenir de l’humanité et de la planète : « Nous exploitons d’une manière exagérée toutes les ressources du monde, confiait-il. Nous risquons d’aller à notre perte, si nous ne faisons pas quelque chose ».

 

Aujourd’hui, l’autophagie réunit et mobilise une communauté grandissante de scientifiques. « Le Japon et les Etats-Unis sont clairement en tête dans la compétition internationale, mais la France n’a pas à rougir », estiment les chercheurs français concernés. Rougir ? La francophonie non plus n’a pas à s’excuser : un Club francophone de l’autophagie (CFATG) réunit les principaux acteurs français, et un réseau européen est en voie de constitution.

 

En conclusion, l'autophagie permet à nos cellules de se régénérer en éliminant les déchets et d'atténuer les effets du stress, par exemple celui provoqué par le jeûne, en l'absence de nutriments provenant de l'extérieur. Concrètement, nos cellules s'autodétruisent en s'enfermant dans des vésicules à double membrane avant d'être livrées aux lysosomes, des organismes d'habitude chargés de digérer et de détruire déchets et bactéries. Cette destruction est le prix à payer pour un recyclage du milieu cytoplasmique. 

L’autophagie commence progressivement après un repos digestif de 16 h…