Des scientifiques ont dévoilé la structure atomique de l’UCP1, une protéine essentielle à la combustion des calories dans la « bonne » graisse brune. Cette découverte, réalisée à l’aide d’un microscope électronique cryogénique, permet de mieux comprendre les traitements potentiels de perte de poids et les méthodes de régulation de la température corporelle par thermogenèse.
Les découvertes représentent les premiers détails structurels de la protéine de découplage 1 (UCP1), qui permet au tissu adipeux de brûler les calories sous forme de chaleur.
De nouvelles recherches ont permis de comprendre comment le « bon tissu adipeux » pourrait être exploité pour lutter contre l’obésité et éliminer le glucose du sang, ce qui aiderait à contrôler le diabète. Publiés aujourd’hui dans Science Advances, ces travaux sont le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’université de Pennsylvanie et de l’université de Cambridge, de l’université libre de Bruxelles et de l’université d’East Anglia.
Le corps humain est constitué de deux types de graisse : la graisse brune et la graisse blanche. La graisse brune décompose le sucre sanguin (glucose) et les molécules de graisse, générant de la chaleur en réponse aux températures froides, ce qui contribue à maintenir une température corporelle normale. La majorité de la graisse chez l’homme est de la graisse blanche, et une accumulation trop importante de graisse blanche contribue à l’obésité et à d’autres problèmes de santé.
En utilisant le Krios G3i, un microscope électronique cryogénique du Penn Singh Center for Nanotechnology, les chercheurs ont pu observer pour la première fois la protéine de découplage mitochondriale 1 (UCP1), une protéine qui permet au tissu adipeux de brûler les calories sous forme de chaleur, dans ses moindres détails atomiques. Ces travaux ont permis de découvrir comment l’activité de cette protéine dans les cellules adipeuses brunes pourrait être exploitée pour perdre du poids.
La protéine humaine de découplage dans le tissu adipeux brun sous sa forme inactive (à gauche), inhibée par un nucléotide, et sous sa forme activée (à droite), qui court-circuite la mitochondrie pour produire de la chaleur. Crédit : Penn Medicine
« Il s’agit d’un développement passionnant qui fait suite à plus de quatre décennies de recherche sur l’aspect et le fonctionnement de l’UCP1 », a déclaré Vera Moiseenkova-Bell, PhD, professeur de pharmacologie systémique et de thérapeutique translationnelle et directrice du Beckman Center for Cryo-Electron Microscopy. « Ces nouvelles découvertes n’auraient pas été possibles sans la collaboration de toutes les personnes impliquées.
Chez les mammifères, l’UCP1 confère à la graisse brune la capacité spécialisée de brûler des calories sous forme de chaleur pour maintenir une température corporelle stable. Lorsqu’elle est activée par les acides gras, l’UCP1 court-circuite les mitochondries – connues comme la centrale électrique de la cellule pour leur travail de libération de l’énergie à partir des aliments – en permettant aux protons de s’infiltrer à travers la membrane interne des mitochondries. Ce court-circuit génère de la chaleur et permet à l’organisme de réguler sa température par un processus appelé thermogenèse.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir La découverte qui pourrait conduire à de nouveaux traitements de l’obésité.
Référence : « Structural basis of purine nucleotide inhibition of human uncoupling protein 1 » par Scott A. Jones, Prerana Gogoi, Jonathan J. Ruprecht, Martin S. King, Yang Lee, Thomas Zögg, Els Pardon, Deepak Chand, Stefan Steimle, Danielle M. Copeman, Camila A. Cotrim, Jan Steyaert, Paul G. Crichton, Vera Moiseenkova-Bell, Edmund R. S. Kunji, 31 mai 2023, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.adh2251
Ce travail a été soutenu par le Medical Research Council (MC_UU_00028/2, MC_UU_00015/1), par le Biological and Biotechnological Sciences Research Council du Royaume-Uni (BB/S00940X/1) et par les National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (R01 GM073791, F31 HL156431). La découverte des nanocorps a été financée par le volet Instruct-ERIC du Forum stratégique européen sur les infrastructures de recherche, la Fondation pour la recherche – Flandre et le Programme de recherche stratégique de la Vrije Universiteit Brussel.