Les clathrines, des protéines à la mode de Bretagne.

Au cours de son existence, la membrane cellulaire peut-être amenée à former des vésicules (un peu comme des petites bulles avec une paroi faite de lipides) qui vont avoir diverses fonctions :

• Compartimenter le contenu de la cellule. Les lysosomes contiennent ainsi les enzymes responsables de dégrader les molécules dont la cellule souhaite se débarrasser (et dont il est préférable qu’elles ne se baladent pas librement dans le cytoplasme).
• Les vésicules synaptiques stockent des neurotransmetteurs, qui seront libérés lors de la transmission d’un signal nerveux.
• Transporter des molécules au sein de la cellule. La formation d’une vésicule pour importer des molécules à l’intérieur de la cellule correspond au phénomène d’endocytose, alors que le processus inverse (pour exporter des composés hors de la cellule) se nomme l’exocytose.

Dans le cadre de l’endocytose, ces vésicules sont souvent dites mantelées, parce qu’elles sont recouvertes d’une couche de protéines, parmi lesquelles on rencontre les clathrines. Ces grosses protéines, découvertes par la biologiste Barbara Pearse en 1975, présentent une unité de base (composée elle même de six chaînes) en forme de triskèle. Et ces unités sont capables de former de grands assemblages polyédriques formés de pentagones et d’hexagones, comprenant de 35 à 40 triskèles, et qui vont servir de cage aux vésicules en formation (la protéine doit d’ailleurs son nom au terme latin pour désigner un grillage, clathratus).

En pratique, lors de la formation d’une vésicule, les clathrines vont se fixer sur la membrane cellulaire avec l’aide d’une autre protéine (un adaptateur). Elle forment alors une ronde avec leurs semblables qui va entrainer une déformation de la membrane et finalement l’extraction de la vésicule. Il existe près d’une vingtaine d’adaptateurs distincts qui vont permettre de former des vésicules adaptées aux besoins de la cellule.

Une fois la vésicule entièrement détachée de la membrane lipidique (via l’intervention d’une autre famille de protéines, les dynamines), la cage se désassemble, la vésicule s’en va vivre sa vie dans le cytoplasme et les clathrines repartent vers de nouvelles aventures et de nouvelles vésicules à former. Le processus complet dure près d’une minute, ce qui peut sembler long en comparaison des autres phénomènes qui se déroulent au sein de la cellule (une réaction enzymatique ou le repliement d’une petite protéine nécessitent quelques millisecondes), mais il s’agit de former un objet gigantesque par rapport à la plupart des molécules présentes dans le milieu cellulaire !

Il arrive néanmoins que ce processus d’internalisation soit piratés par certains pathogènes. C’est le cas de virus tels que ceux de la polio, ou de l’hépatite C, qui vont se faire passer pour d’inoffensifs nutriments afin de pénétrer la cellule. Celle-ci peut donc être amener à produire des inhibiteurs spécifiques des clathrines, qui en entravant leur assemblage vont protéger la cellule contre des invasions indésirables.

Pour en savoir plus :

• La clathrine est la molécule du mois d’avril 2007 (en anglais)
• Une vidéo de Janet Iwasa et Tom Kirchausen sur les clathrines. (en anglais)