Présentation de l'équipe
Le métabolisme du soufre (fig 1) est fortement conservé à travers l'évolution. Il occupe une position particulière dans le fonctionnement et l'homéostasie cellulaire en raison de la réactivité des thiols et des caractéristiques des deux acides-aminés contenant du soufre, la méthionine et la cystéine.
En plus de leur rôle dans les protéines, ces acides-aminés sont des précurseurs de la synthèse de deux composés cellulaires clés : (i) la S-adénosylméthionine (SAM), le donneur majeur de groupements méthyles pour la méthylation des acides nucléiques, des protéines et des lipides ; et (ii) le glutathion (GSH), l'antioxydant le plus abondant des cellules. Le métabolisme du soufre est finement régulé pour répondre aux besoins cellulaires puisqu'un manque ou une accumulation excessive de certains composés soufrés ont des effets délétères sur la physiologie des cellules, la santé des organismes et le vieillissement.
Le métabolisme du soufre est un processus complexe et intégré, contrôlé à de nombreux niveaux. Par exemple, avec d'autres équipes, nous avons mis en évidence chez S. cerevisiae (i) un contrôle transcriptionnel précis des gènes de biosynthèse de la méthionine et de la cystéine, impliquant cinq facteurs de transcription et une ubiquitine-ligase (Kuras and Thomas, 1995; Kuras et al 1996, 1997, 2002; Cormier et al 2010) (fig 2), (ii) un programme spécifique d'économie du soufre destiné à remplacer des enzymes abondantes par des iso-formes pauvres en acides-aminés soufrés (Fauchon et al 2002; Pereira et al 2008), (iii) un contrôle dynamique de la dégradation du GSH qui est aussi un composé de stockage du soufre cellulaire (Baudouin-Cornu et al 2012). L'ensemble de ces régulations permet le maintien des réserves des composés soufrés essentiels à un niveau physiologique, indépendamment des variations des sources de soufre et de leur disponibilité dans l'environnement cellulaire.
Le principal centre d'intérêt de notre équipe est de comprendre comment les cellules répondent et s'adaptent pour assurer leur survie en période de carence en nutriments soufrés. En effet, quand des cellules de levure sont soumises à des conditions de carence en nutriments soufrés, elles arrêtent de se diviser mais restent viables pendant plusieurs semaines. Cette capacité impressionnante de survie corrèle avec une profonde modification de l'expression des gènes qui se traduit par l'induction ou la répression de plusieurs processus physiologiques. Cependant, les mécanismes précis mis en jeu, leur complémentarité et leur coordination, sont encore très mal décrits et compris. Notre objectif est donc de les identifier et de comprendre, à l'échelle moléculaire et cellulaire, comment ils contribuent à la survie des cellules soumises à une carence en soufre. Cette capacité de la levure à résister à une carence en soufre soulève également la question sous-jacente du rôle des composés soufrés dans la physiologie et le fonctionnement des cellules.
Nous utilisons des approches ciblées et globales pour aborder ces problématiques en répondant à des questions telles que :
- Quels sont les acteurs moléculaires de la survie et du rétablissement des cellules soumises à une carence en soufre ?
- Quel est le rôle de l'autophagie dans ce processus ?
- Y a-t-il une redistribution/réallocation des réserves cellulaires en composés soufrés lors de la carence ?
- Existe-t-il une interaction entre les composés soufrés antioxydant (GSH) et l'autophagie (un processus également essentiel pour l'élimination des molécules endommagées) dans la protection cellulaire contre les effets délétères du stress oxydant et les maladies du vieillissement ?
Ces études permettront une meilleure compréhension des conséquences d'un stress nutritionnel sévère non seulement sur le comportement et le fonctionnement des cellules, mais aussi sur la santé cellulaire. Elles pourraient contribuer à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans la lutte contre les cancers et autres maladies du vieillissement.
Mots clés : Soufre, méthionine, S-adénosylméthionine, Glutathion, métabolisme, contrôle nutritionnel, stress oxydant, homéostasie redox, adaptation, autophagie, régulation transcriptionnelle, levure