Les PDC sont présents dans tous les types de cellules, des bactéries aux mammifères, et sont connus pour contribuer à la régulation de la glycémie sanguine afin de répondre aux besoins métaboliques perpétuellement changeants de l'organisme. Les complexes ont une forme unique ressemblant à une structure centrale en ballon de football creux à douze faces pentagonales ouvertes. Ils sont composés de 60 sous-unités contenant deux protéines apparentées. La première est une enzyme d'assemblage qui représente le cœur structural du complexe, alors que la deuxième assure un rôle de liaison avec une troisième enzyme (liée à l'extérieur de la structure polygonale centrale) pour générer un métabolisme rapide.

Alors que la structure du complexe est bien comprise [1], sa composition exacte reste à élucider. La plupart des études de purification précédentes ont suggéré un rapport de 48 unités enzymatiques d'assemblage pour 12 unités de liaison.

L'équipe de l'ILL a synthétisé un PDC humain dans des bactéries et a identifié la localisation des deux enzymes aux moyens de la diffusion neutronique aux petits angles. Ces travaux ont permis de révéler un nouveau rapport inattendu de 40 / 20 en faveur de l'enzyme d'assemblage. Toutefois, les expériences sur les PDC à partir de cellules cardiaques bovines ont confirmé le rapport attendu de 48 /12.

Grâce à une modélisation mathématique plus poussée, l'équipe a pu montrer que leur PDC synthétisé pouvait modifier sa composition, avec un rapport possible allant de 60/0 à 40/20. « Cette flexibilité pourrait expliquer pourquoi le complexe PDC est si rapide à réagir aux changements de taux de glucose sanguin », déclare le Docteur Phil Callow, scientifique à l'ILL. « Nos modèles montrent comment l'organisation structurale du PDC peut s'adapter en modifiant sa composition globale afin de promouvoir une efficacité métabolique maximale. »

Ces découvertes pourraient fournir des informations cruciales pour des traitements innovants de maladies causées par des taux de glycémie anormaux, comme le diabète et d'autres maladies directement liées à des mutations du PDC, telle la cirrhose biliaire, une forme évolutive d'inflammation du foie.
Pour citer le Professeur Gordon Lindsay, de l'Université de Glasgow : « L'utilisation de la diffusion neutronique à l'ILL nous a permis de révéler le potentiel de ces structures en forme de ballon de football, qui sont capables de modifier leur composition pour obtenir une utilisation optimale des sucres par l'organisme et un contrôle précis de la dégradation du glucose. L'étape suivante consistera à savoir si ce phénomène se produit naturellement dans différents tissus de l'organisme et dans différents organismes vivants. »

Andrew Harrison, le Directeur Scientifique de l'ILL, ajoute : « L'ILL a une fière tradition de recherche fondamentale qui sous-tend les découvertes médicales et rend possible l'élaboration de nouveaux traitements. Les complexes PDC étudiés par le Docteur Callow et ses collaborateurs sont trop grands pour la plupart des autres techniques. En utilisant des neutrons et le large éventail d'instruments disponibles à l'ILL, l'équipe a ouvert au monde médical une nouvelle perspective sur des maladies qui affectent des millions de personnes dans le monde. »

Re.:“Variation in the organisation and subunit composition of the mammalian pyruvate dehydrogenase complex E2/E3BP core assembly” by Vijayakrishnan, Callow et al. published in the Biochemical Journal (2011) vol 437, 13th July 2011

Contact:  Robin Wilkinson +44 845 680 1869

Notes aux éditeurs

1.  Le complexe PDC est composé de deux sous-unités protéiques apparentées, appelées E2 et E3BP. L'enzyme E2 représente le cœur structural et fonctionnel du complexe et possède un bras flexible unique d’un domaine lypoyl qui doit interagir avec deux enzymes associées, E1 et E3, au cours du cycle catalytique. L'enzyme E2 est aussi responsable de la fixation et du positionnement de l'enzyme E1 sur la structure centrale alors que la deuxième protéine d'assemblage E3BP est essentiellement une protéine structurelle responsable de la bonne intégration de l'enzyme E3 dans cette grande machine moléculaire.

2.   A propos de l'ILL – L' Institut Laue-Langevin (ILL) est un centre de recherche international basé à Grenoble, France. Depuis près de 40 ans il est leader mondial en sciences et techniques neutroniques ; les premières expériences ont eu lieu en 1972. L'ILL exploite un des sources de neutrons les plus puissantes au monde, alimentant une quarantaine d'instruments scientifiques de pointe. Le parc instrumental est en constante modernisation. Chaque année quelque 1200 chercheurs venus de 40 pays viennent conduire leurs expériences à l' ILL, dans des domaines aussi variés que la physique de la matière condensée, la chimie, la biologie, la physique nucléaire ou la science des matériaux. La France, le Royaume-Uni et l'Allemagne sont les principaux pays qui gèrent et financent l'ILL, qui compte aussi des partenariats scientifiques avec 12 autres pays.