​Chez tous les organismes, le catabolisme des sucres génère un métabolite toxique, le méthylglyoxal (MG) qui, chez l'Homme, est une cause de diabète et de diverses pathologies neurodégénératives. Le MG interagit fortement avec les lipides, les acides nucléiques et certains acides aminés conduisant à la formation de produits de glycation (advanced glycation end products, AGEs) et à des agrégations protéiques qui perturbent fortement le métabolisme cellulaire. Le MG est principalement détoxifié par des enzymes appelées glyoxalases selon un processus qui débute par la conjugaison du MG avec le tripeptide γ-L-Glutamyl-L-cystéinylglycine (glutathion, GSH), ce dernier jouant un rôle central dans la détoxication cellulaire. Cette conjugaison, qui est toujours présentée comme spontanée (non enzymatique), produit un hémi-acétal, qui est ensuite transformé par les glyoxalases I et II, en D-lactate et GSH (Figure).

Chez les organismes photosynthétiques, le MG est produit par le catabolisme des sucres, lipides et acides aminés, comme chez les organismes hétérotrophes, mais également par leur métabolisme photoautotrophique. Chez les cyanobactéries, les glutathion S-transférases (GSTs) constituent une superfamille ubiquitaire d'enzymes multifonctionnelles impliquées dans les processus de détoxication cellulaire, qui catalysent la conjugaison d'un GSH sur les composés toxiques. Depuis plusieurs années, le Laboratoire de Biologie et Biotechnologie des Cyanobactéries (LBBC) de l'I2BC étudie six GSTs de la cyanobactérie modèle Synechocystis et essaie de percer le mystère de la redondance/sélectivité de ces enzymes (voir actu Joliot du 18/02/2020).

Dans cette étude, les chercheurs ont montré pour la première fois que l'une des six GSTs de Synechocystis (Sll0067) joue un rôle essentiel dans la détoxication du MG, en catalysant la conjugaison du MG avec le GSH, jusqu'alors décrite comme non enzymatique, pour initier son élimination par les glyoxalases.

Ces résultats novateurs sont importants car les GSTs sont présentes des cyanobactéries aux eucaryotes supérieurs (avec 18 isoformes chez l'Homme et jusqu'à 90 chez les plantes supérieures !). Ils justifient en cela l'utilisation du modèle cyanobactérie pour l'analyse du rôle encore largement inconnu de ces protéines conservées des bactéries aux plantes et à l'Homme, avec des impacts possibles en santé humaine et/ou dans le monde agricole.