Croissance végétale et maladies humaines : des régulations communes décryptées

Présente chez les animaux, les plantes, les champignons et les levures, la protéine « Target Of Rapamycin » (TOR) contrôle de nombreux processus biologiques essentiels tels que la prolifération cellulaire et les activités métaboliques. TOR est une enzyme de type kinase, c’est-à-dire qu’elle ajoute un phosphate sur les acides aminés de certaines protéines cibles afin d’en réguler l’activité ou la stabilité.
Ainsi, l’activité de TOR augmente dans de nombreux cancers humains et ses inhibiteurs peuvent réduire les proliférations cancéreuses. Parmi ces derniers, le plus connu, la rapamycine est un antibiotique découvert dans les années 70 et produit par une bactérie trouvée sur l'Île de Pâques (Rapa Nui).

Chez les plantes, TOR régule la croissance, le rendement et les défenses contre les pathogènes. En effet, les scientifiques ont montré que des mutations génétiques de TOR qui affectent l’activité de la protéine entrainent une forte réduction de la croissance et un ralentissement du développement.

Le marteau de TOR

Des chercheurs de l’Inra, en collaboration avec une équipe belge, ont utilisé la plante modèle Arabidopsis thaliana pour identifier de nouvelles mutations qui supprimeraient cette réduction de croissance et seraient capables de compenser les défauts de TOR. Cette approche leur a permis d’identifier une autre kinase, YAK1 (Yet Another Kinase 1) également présente chez la levure. La mutation de YAK1 permet aux plantes déjà affectées dans l’activité TOR de retrouver une taille plus grande et une croissance améliorée. Les perturbations métaboliques liées à l’inactivation de TOR sont également diminuées. Ainsi, l'inactivation de YAK1 par TOR semble requise pour activer la croissance des plantes.

Des homologues de cette kinase YAK1 sont présents chez les animaux. Chez l’homme notamment, de tels homologues (parmi eux DYRK1A) sont impliqués entres autres dans les symptômes de la trisomie 21 ou de l’autisme.

Une meilleure compréhension des liens entre TOR et YAK1 pourrait ainsi permettre d’améliorer les performances des plantes cultivées en termes d’adaptation à l’environnement, mais aussi les traitements des maladies humaines liées à la prolifération cellulaire (comme les cancers) ou au développement neurologique. En effet, un pourcentage élevé de gènes impliqués dans des cancers humains sont également présents chez arabidopsis et les processus cellulaires associés à la prolifération sont très similaires, par exemple en réponse à certains pathogènes.