Prix Nobel de Médecine : trois chercheurs récompensés pour leurs travaux sur l’adaptation des cellules aux besoins en oxygène

Trois hommes et un Nobel… Cette année l’institut Karolinska a distingué pour le Nobel de Médecine, deux Américains, William Kaelin et Gregg Semenza, associés à un Britannique, Sir Peter Ratcliffe, dont les travaux sur l'adaptation des cellules aux besoins en oxygène ouvrent des perspectives dans le traitement du cancer et de l'anémie.

Selon les termes de l’Académie Nobel, les trois chercheurs ont « révélé les mécanismes moléculaires à l’œuvre dans l’adaptation des cellules à l’apport variable d’oxygène ». Ils ont ainsi contribué à mieux comprendre comment aider certaines cellules à mieux capturer l’oxygène dans des conditions physiologiques ou pathologiques (manque d’oxygène, effort physique, altitude, anémie) et à l’inverse, comment bloquer l’utilisation de l’oxygène des cellules tumorales en développement ou multiplication.

La régulation de l'EPO décryptée

Comment s’y sont-ils pris ? En multipliant les approches de recherche. Ainsi, Gregg Semenza et Peter Ratcliffe ont tous deux étudié la régulation du gène de l'érythropoïétine (EPO) en fonction de l’oxygénation. Ils ont ainsi montré que ce gène est régulé dans tous les tissus humains et non pas seulement dans le rein où cette hormone est sécrétée.

En 1995, Gregg Semenza a identifié un facteur d'induction nommé HIF (hypoxia-inducible factor) formé de deux sous-unités protéiques : ARNT et HIF-1α qui est exprimé en cas d’hypoxie cellulaire et reste présent à un très faible niveau lorsque les cellules sont oxygénées.

De son côté, William Kaelin travaillait sur un gène lié au syndrome de Von Hippel-Lindau codant la protéine VHL Cette affection génétique est caractérisée par une incidence très marquée des cancers au cours de l'existence. Son équipe et plusieurs autres ont montré que la protéine VHL est responsable de la destruction de HIF-1α lorsque le taux d'oxygène cellulaire est normal.

Finalement, c'est en 2001 que William Kaelin et Peter Ratcliffe ont publié simultanément deux articles qui font le lien entre les différentes notions : quand le taux d'oxygène dans la cellule est normal, la protéine HIF-1α subit une modification qui permet à la protéine VHL de la reconnaître et donc à la cellule de détruire HIF-1α, l'empêchant de stimuler la production d'EPO.

Plusieurs applications cliniques

Quelles sont les applications pratiques de ces recherches très axées sur la physiologie ? Avant tout, l’EPO qui a gagné sa place dans le traitement de l’anémie, y compris celle en lien avec l’insuffisance rénale chronique. L’EPO a aussi connu son heure de gloire – lorsqu’elle ne pouvait pas encore être détectée – dans le dopage sportif. Les recherches couronnées par le Nobel ont aussi été très utiles dans la caractérisation du VEGF (vascular endothelial grouwth factor) un régulateur de l’angiogenèse impliqué dans différents processus oncologiques. D’autres applications sont aussi envisagées : infarctus du myocarde, insuffisance respiratoire chronique…