Le prix Nobel de médecine et de physiologie 2013 récompense James Rothman, Randy Schekman et Thomas Südhof, deux Américains et un Allemand, qui, séparément, ont permis de comprendre comment s’organisait le système de transport d’information à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
Chaque cellule est une usine qui produit et exporte des molécules essentielles au fonctionnement de l’organisme : hormones, neurotransmetteurs, enzymes... L’acheminement de ces molécules vers leur cible est assuré par de minuscules conteneurs appelés vésicules de transport. Les lauréats du prix Nobel 2013 ont décrit les mécanismes qui permettent à ces vésicules de délivrer leur « cargaison » au bon endroit et au bon moment. Un processus fondamental dont le dérèglement est impliqué dans des maladies aussi diverses que le diabète, le tétanos ou l’épilepsie.
Les recherches des Américains James Rothman et Randy Schekman, et de l’Allemand Thomas Südhof (installé aux États-Unis), se sont déroulées sur trois décennies, dans trois laboratoires différents, et ont contribué à élucider un des plus grands mystères du fonctionnement cellulaire.
La régulation du trafic
En 1974, Randy Schekman obtient son doctorat sous la houlette d’un autre prix Nobel, Arthur Kornberg. En comparant des cellules de levure fonctionnelles à d’autres cellules de levure dont le système de transport est défaillant, il identifie les mutations génétiques à l’origine de ce dysfonctionnement. Il met ainsi en évidence trois classes de gènes qui contrôlent les différentes facettes de cette machinerie cellulaire.
La livraison en un lieu donné
Dans les années 1980 et 1990, James Rothman, qui travaille sur des cellules de mammifères, découvre un complexe de protéines qui permet aux vésicules de transport de s’arrimer et de libérer leur « information » sous forme de molécules à l’endroit voulu. Telles les clés d’une serrure, ces protéines permettent de délivrer l’information à l’endroit exact où elle doit être apportée.
Il se trouve que certains gènes mis en évidence par Randy Schekman dans les levures codent pour des protéines identiques à celles identifiées par James Rothman dans les cellules de mammifères.
Livrer en temps et en heure
Dans les années 1990, Thomas Südhof s’intéresse à la manière dont les cellules nerveuses communiquent entre elles. Cela se fait par l’intermédiaire de substances chimiques appelées neurotransmetteurs qui empruntent le transport vésiculaire décrit par Rothman et Schekman. Mais ces vésicules ne libèrent leur cargaison que lorsqu’un signal est lancé. Quels sont les facteurs qui commandent la libération de ces neurotransmetteurs en temps voulu est tout l’enjeu de ses recherches.
Des ions de calcium sont à l’époque suspectés de jouer un rôle dans cette livraison en temps et en heure. C’est effectivement en portant son attention sur des protéines sensibles aux ions de calcium que Thomas Südhof identifie la mécanique moléculaire qui déclenche la libération des neurotransmetteurs.
Les trois Nobel - qui se verront décerner leur prix en décembre 2013 à Stockholm - sont toujours en activité : James E. Rothman dirige un laboratoire à l’université de Yale, Randy Schekman officie à l’université de Californie (Berkeley) et Thomas Südhof à l’université de Stanford.
Le transport vésiculaire et l’adressage des protéines ont déjà été récompensés par deux prix Nobel : Camillo Golgi en 1906, et Gunter Blobel en 1999.