Ce qu’une protéine lumineuse a rendu visible dans les cellules en division

Une méduse, une protéine, une traînée lumineuse

Avant de pouvoir décrire quoi que ce soit, il faut pouvoir le mesurer. Pour un ion présent à l’échelle du nanomole dans une cellule au repos et dont la hausse ne dure que quelques secondes, cela n’a longtemps pas été le cas. La sortie est venue d’un animal marin.

Une substance qui répond au calcium par de la lumière

On a isolé de la méduse Aequorea victoria, dans les années soixante, une protéine qui émet une lumière bleue dès que le calcium se fixe sur les sites prévus à cet effet dans la molécule. Il n’y faut ni lampe ni excitation extérieure : l’énergie se trouve dans la molécule elle-même et se libère au moment de la fixation. Qui l’introduit dans une cellule convertit une variation de concentration en quelque chose qu’un détecteur sensible sait compter.

Pourquoi les premiers enregistrements ont porté sur des ovocytes

Le procédé exigeait que la protéine soit portée dans la cellule à l’aide d’une fine aiguille. Seules des cellules exceptionnellement grandes entraient donc d’abord en ligne de compte : des ovocytes de poissons et d’oursins, faciles à atteindre au microscope et qui se divisent à intervalles rapprochés. Sur les enregistrements des années soixante-dix et quatre-vingt, la clarté traverse la cellule en bande étroite, juste avant qu’elle ne se resserre.

Des travaux postérieurs sur des cellules de mammifères en culture se sont passés d’aiguille. On disposait pour cela de colorants qui pénètrent d’eux-mêmes dans la cellule et changent de couleur ou de luminosité quand le calcium s’y fixe. La traînée lumineuse des ovocytes est néanmoins restée l’image qui explique le plus simplement ce processus.

L’écart que suppose chacun de ces enregistrements

Une traînée lumineuse suppose qu’il faisait sombre auparavant. Transposé en chimie, cela donne : la valeur de départ dans le cytosol est si basse qu’une brève hausse se remarque. C’est précisément cette valeur de départ basse qui constitue le véritable travail.

Compter en nanomoles

Les ordres de grandeur sont très éloignés les uns des autres, et les unités changent en chemin. Le tableau suivant les place côte à côte pour rendre l’écart visible.

Valeurs de manuel arrondies, issues de la physiologie cellulaire. Elles varient selon le type de cellule et la méthode de mesure, et aucun de ces chiffres ne figure dans la phrase dont il sera question à la fin de cet excursus.

Des pompes qui travaillent à contre-pente

Deux sortes de pompes maintiennent la valeur basse dans le cytosol. L’une siège dans l’enveloppe externe de la cellule et évacue l’ion vers l’extérieur ; l’autre siège dans la paroi du réservoir interne et remplit celui-ci à nouveau. Les deux consomment de l’énergie, et les deux fonctionnent même lorsque rien ne semble se passer dans la cellule.

Il en découle un renversement de la représentation habituelle : ce qui coûte cher, ce n’est pas le signal, c’est le silence qui le précède. Le signal consiste seulement en ceci : une porte s’ouvre brièvement et l’écart accomplit une part du travail investi auparavant.

Le réseau membranaire se remanie avant la division

Le réservoir interne n’est pas un récipient fixé à un endroit : c’est un réseau de membranes largement ramifié qui parcourt toute la cellule. Avant une division, ce réseau ne reste pas où il était.

Où le réservoir se déplace

La littérature de biologie cellulaire décrit que des portions de ce réseau se déplacent avant et pendant la division et s’accumulent à proximité des pôles du fuseau — là où se tient l’appareil qui écarte les deux jeux de chromosomes. Chez de nombreux types cellulaires, l’enveloppe du noyau appartient au même système membranaire et se démonte au début de la division ; ses éléments passent dans ce réseau.

Des canaux qui obéissent à une seconde molécule

Le réservoir ne se vide pas de lui-même. Sa paroi porte des canaux qui ne s’ouvrent que lorsqu’une petite molécule messagère s’y fixe. Cette molécule apparaît quand un certain constituant lipidique de la membrane externe est scindé ; la littérature spécialisée la désigne par l’abréviation IP3, et le canal correspondant par récepteur de l’IP3. Il faut donc deux étapes pour que la concentration monte, et les deux sont bornées dans le temps.

Le récepteur et ce que devient le motif

Une hausse à elle seule ne produit rien. Elle doit être lue, et il existe pour cela des protéines qui changent de forme dès que l’ion se fixe sur elles.

Quatre sites de fixation, deux états

La plus connue de ces protéines s’appelle calmoduline et compte environ cent cinquante éléments constitutifs. Elle porte quatre poches, capables chacune d’accueillir un ion calcium, réparties aux deux extrémités d’une molécule allongée. Lorsque les poches sont occupées, la molécule se replie et s’enroule autour d’un segment de la protéine suivante. Une variation de concentration devient ainsi un changement de forme, et le changement de forme une suite d’étapes ultérieures.

Quand ce n’est pas l’amplitude qui compte, mais la succession

À côté de la division, la phrase autorisée nomme un second processus : la spécialisation. On entend par là que des cellules se fixent sur une tâche déterminée. Pour ce domaine, la littérature spécialisée décrit entre autres que les hausses diffèrent par leur amplitude, leur durée et leur espacement, et que les protéines situées en aval répondent différemment selon le motif. La phrase elle-même n’entre pas dans ce détail ; elle nomme le processus et s’arrête là.

La phrase où rien de tout cela ne figure

Avant qu’une formulation portant sur la santé puisse être employée dans toute l’Union, une expertise scientifique menée à l’échelon de l’Union examine les travaux relatifs à un seul nutriment et à un seul domaine. Le libellé ainsi arrêté est ensuite porté sur une liste. À partir de ce moment, le libellé est figé, et qui l’emploie l’emploie signe pour signe, ainsi :

Le verbe retient l’attention. Une grande partie des entrées de cette liste emploie la tournure « contribue à » ; celle qui précède en emploie une autre, reproduite ci-dessus mot pour mot. Les deux tournures ont été arrêtées, et aucune ne peut prendre la place de l’autre. Qui fait la promotion du calcium a besoin en outre d’un produit qui compte, au regard du droit européen, comme source de calcium ; là où passe cette limite, une prescription d’étiquetage distincte le fixe.

La colonne de gauche reprend ce qui figure dans le libellé. Celle de droite rassemble ce qu’on y lit parfois et qui ne s’y trouve pas.