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Un mécanisme commun de contrôle de la prolifération et de la différenciation cellulaires chez la plante et l'homme ?

Les chercheurs ont découvert une nouvelle voie de signalisation régulée par la kinase YAK1 et placée sous le contrôle de la kinase TOR. Cette voie, mise en évidence chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, joue un rôle essentiel dans la régulation de la prolifération et la différenciation cellulaire. Elle pourrait aussi régir la destinée d’autres cellules eucaryotes, y compris chez l’Homme.

TOR est une protéine régulatrice de la croissance cellulaire qui contrôle, chez les plantes, la prolifération au sein des méristèmes. Par exemple, les cellules du méristème des racines prolifèrent d’abord, puis se différencient en s’allongeant pour augmenter la longueur de la racine. Chez les plantes sauvages, un inhibiteur sélectif du site actif de TOR, l'AZD-8055, réduit la longueur des racines primaires.

Les chercheurs ont découvert que des plantes mutantes dans le gène YAK1, dont la protéine YAK1 est inactive, résistent à la molécule AZD-8055 et continuent donc de croître. Ce gène YAK1 code une protéine kinase qui régule la croissance dans le méristème des racines en aval de TOR.

En l'absence d'activité de TOR, YAK1 induit un blocage des divisions cellulaires et favorise la différenciation des cellules du méristème. Inversement, TOR favorise la croissance du méristème en inhibant YAK1, ce qui permet de maintenir la prolifération. Ainsi, l’équilibre entre la prolifération et la différenciation cellulaires apparaît dépendant de l’antagonisme entre les deux kinases TOR et YAK1.

Ces résultats démontrent que la voie TOR-YAK1 joue un rôle essentiel dans la régulation de l'activité du méristème racinaire et ils fournissent de nouvelles pistes pour aider à comprendre les fonctions cruciales de TOR dans d'autres programmes de développement chez les plantes. Il faut noter que ces deux kinases TOR et YAK1 sont conservées chez la plupart des organismes eucaryotes, algues, plantes et… animaux.

Chez l’homme, l’homologue de YAK1 est la kinase appelée DYRK1A : elle est impliquée dans l’engagement des cellules souches humaines vers les lignées neurales et intervient dans le syndrome de Down (trisomie 21) ou encore les troubles du spectre autistique. Chez l’animal, l’équilibre TOR/DYRK1A pourrait être au cœur du processus de cancérisation.

Enfin, un inhibiteur sélectif du site actif de DYKR1A mime les mutations qui conduisent à la perte de fonction du gène YAK1 chez les plantes. Ainsi, les inhibiteurs développés pour bloquer sélectivement l’activité des kinases TOR et DYRK1A humaines sont également actifs chez les plantes. Ces résultats chez les plantes illustrent l’énorme potentiel de l’étude des grandes fonctions fondamentales du vivant, conservées du végétal à l’homme, avec des implications parfois inattendues.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

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