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MUCUS : Mais d’où viennent toutes ces mucines ?

Actualité publiée il y a 3 mois 3 semaines 3 jours
Science Advances
Le mucus et ses mucines ont déjà été décrits comme les médicaments du futur (Visuel Adobe Stock 218238985))

Le mucus et ses mucines ont déjà été décrits comme les médicaments du futur, notamment parce que les mucines, de grandes protéines glycosylées présentes dans le mucus « attirent » les bactéries -et certains virus aussi- via leurs structures en sucre. Mais comment s’est déroulée l'évolution du mucus ? Qu’est-ce qui explique leurs propriétés actuelles ? Cette équipe de biologistes de l’Université de Buffalo, grâce à une comparaison des gènes de la mucine chez 49 espèces de mammifères, identifié et documente, dans la revue Science advances, 15 cas dans lesquels de nouvelles mucines semblent avoir évolué grâce à un processus additif qui a transformé une protéine non-mucine en mucine.

 

Ainsi, chez les mammifères, les protéines appelées mucines ont évolué et avec elles les caractéristiques souvent bénéfiques de la salive dans nos bouches. La recherche, qui utilise une technique d'électrophorèse sur gel pour séparer les mucines des autres protéines dans la salive de différents mammifères, révèle une évolution multiple et souvent surprenante, des protéines appelées mucines. Alors que ces protéines sont mieux connues comme composants du mucus, favorisant sa consistance gluante, elles jouent en réalité plusieurs fonctions.

Un phénomène fréquent et continu de mucinisation 

Les scientifiques identifient ainsi plusieurs événements ou étapes d’évolution ou « mucinisation » à partir d’une protéine qui, au départ, n’était pas une mucine. À un moment donné, le processus évolutif ajoute une nouvelle section à cette base non-mucine, c’est-à-dire une courte chaîne de blocs de construction ou acides aminés sous forme de molécules de sucre. Au fil du temps, cette nouvelle région se duplique, plusieurs copies s’ajoutant pour allonger encore plus la protéine, qui finalement devient une mucine.

 

Ainsi, une protéine qui n'est pas une mucine devient une mucine en gagnant des répétitions. C'est un moyen important par lequel l'évolution fabrique du mucus.

« C’est une astuce évolutive»,

résume le chercheur Gokcumen, professeur de sciences biologiques à l'UB.

 

La viscosité avant tout : ce sont bien ces régions dupliquées ou  «répétitions» qui sont essentielles à la fonction de la mucine. En particulier pour la viscosité : les sucres recouvrant ces sections dépassent vers l'extérieur comme des poils hérissés qui confèrent aux mucines cette propriété visqueuse vitale pour les nombreuses fonctions de ces protéines.

 

Quelles fonctions biologiques ? Les répétitions « PTS » nommées ainsi en raison de leur teneur élevée en acides aminés proline, thréonine et sérine aident les mucines dans leurs fonctions biologiques importantes qui vont de la lubrification et de la protection des surfaces des tissus et des muqueuses au caractère « glissant » de nos aliments. Les microbes bénéfiques ont évolué pour vivre sur des surfaces recouvertes de mucus et le mucus peut en même temps agir comme une barrière protectrice pour nous défendre contre les maladies en nous protégeant des pathogènes indésirables.

 

Vers de nouveaux médicaments ? Alors que la première mucine qui a été purifiée et caractérisée biochimiquement provient d'une glande salivaire, de nombreuses équipes de recherche travaillent, depuis des décennies,  sur les mucines présentes dans la salive, notamment en raison de leur capacité protectrice : ainsi, les mucines, entre autres bénéfices, protègent nos dents de la carie et contribuent à équilibrer le microbiote buccal.

 

Une petite mucine salivaire chez l'Homme nommée MUC7 : les scientifiques remarquent que cette mucine n'était pas présente chez la souris. Les souris ont une mucine salivaire de taille similaire appelée MUC10. Alors ces 2 protéines, chez l’Homme et chez la souris ont-elles suivi le même processus évolutif ? Alors que cela ne semble pas être le cas et que MUC10 n’apparaît pas être lié à MUC7, une protéine trouvée dans les larmes humaines appelée PROL1 partage, en revanche, une partie de la structure de MUC10. PROL1 ressemblait beaucoup à MUC10, moins certaines répétitions qui font de MUC10 une mucine. Les chercheurs font ici l’hypothèse passionnante que « ce gène de larme » finit par être réutilisé. Il gagne les répétitions qui lui confèrent la fonction de mucine, et il devient abondamment exprimé dans la salive des souris. D’autres recherches, qui apportent d’autres exemples du même phénomène confirment ce processus évolutif qui convertit des protéines non-mucines en mucines via l'ajout de répétitions PTS.

 

« Si ces mucines continuent d'évoluer à partir de non-mucines encore et encore chez différentes espèces à différents moments,

cela suggère qu'il existe une sorte de pression adaptative qui les rend ou les confirme comme bénéfiques.

Si ce mécanisme évolutif déraille, ce peut aussi être une explication du développement de certaines maladies comme des cancers ou des maladies des muqueuses ».

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