Si l’on a longtemps limité le rôle des os à celui d’une structure inerte vouée à la protection des autres organes, les études des dernières années ont révélé une fonction bien plus étendue, incluant la production d’ostéocalcine. Cette hormone serait impliquée dans plusieurs fonctions vitales du corps humain. Toutefois, sa durée de vie dans le sang est de courte durée, ce qui entrave sa performance.
Dans une étude récemment publiée dans le journal eLife, l’équipe de Mathieu Ferron, directeur de l’unité de recherche en physiologie moléculaire et professeur agrégé de recherche à l’Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM), a dévoilé une version optimisée de l’hormone qui pourrait représenter le fondement vers des thérapies novatrices. Mathieu Ferron est également professeur accrédité à l’Université de Montréal et professeur adjoint à l’Université McGill.
Bien que sa durée de vie dans le sang humain soit d’environ quatre-vingt-dix minutes, l'ostéocalcine jouerait un rôle central dans le maintien de la santé, et ce, tout au long de la vie. L’hormone aide, d’une part, à réguler la glycémie en augmentant la production d’insuline et agissant sur la métabolisation du glucose et des gras. D’autre part, elle agit sur la masse musculaire, en plus d’avoir des effets bénéfiques sur les fonctions du cerveau, en améliorant la mémoire et en réduisant la dépression.
Mathieu Ferron et son équipe l’ont compris : l’importance de l’ostéocalcine est indéniable, et sa compréhension essentielle pour l’amélioration des conditions de vie de milliers de personnes aux prises avec des problèmes de santé graves. Voilà pourquoi, depuis plusieurs années, l’équipe étudie sans relâche l'ostéocalcine, afin d’en saisir ses multiples facettes.
Une ostéocalcine modifiée pour préserver la santé
Comme beaucoup d’hormones, l’ostéocalcine est vulnérable face à des enzymes qui ont le pouvoir de la dégrader rapidement, la rendant instable dans le sang.
L’équipe de Mathieu Ferron s’est donc questionnée sur les moyens de remédier à ce problème. C’est en modifiant la séquence de la protéine d’ostéocalcine humaine, notamment en y attachant un petit groupe de sucres, que l’équipe a été en mesure de produire une protéine d’ostéocalcine plus résistante, atteignant une durée d’efficacité de plusieurs heures.
Cette idée, l’équipe l’a eue en constatant que l’hormone était bien plus stable chez une autre espèce, la souris, en raison d’une modification, rattachée à la protéine ostéocalcine. Absente chez l’humain, cette modification appelée O-glycosylation, consiste en un petit groupe de sucres qui protège l’hormone de la dégradation chez la souris.
Testée in vitro, dans un tube à essai, la version modifiée d'ostéocalcine par l’équipe a révélé une stabilité nettement améliorée dans le sang. Cette version s’est également avérée plus stable in vivo chez la souris. De manière concrète, cette stabilité améliorée de l’hormone pourrait éventuellement permettre l’utilisation de l’ostéocalcine comme traitement chez des personnes atteintes de diabète, de faiblesse musculaire ou de déclin cognitif.
Une voie prometteuse vers de nouvelles thérapies
« Nous sommes particulièrement enthousiastes face à ces résultats, car en maîtrisant la stabilité de l’ostéocalcine, nous nous donnons les moyens de répondre à plusieurs problématiques de santé. Cette découverte est une première étape vers d’autres études plus poussées chez l’humain, » a déclaré Omar Al Rifai, étudiant au doctorat dans le laboratoire de Mathieu Ferron et premier auteur de l’étude.
Pour Mathieu Ferron, ces résultats s’inscrivent dans une lignée de découvertes importantes sur l’ostéocalcine. En effet, en 2017, son équipe avait réalisé une percée majeure, en dévoilant dans le réputé Journal of Clinical Investigation, des aspects jusque-là méconnus du fonctionnement de l'ostéocalcine, et en l’occurrence l’importance de la furine, une enzyme impliquée dans plusieurs fonctions métaboliques du corps humain.
« Notre étude démontre l’importance d’étudier la fonction et la régulation des hormones chez plus d’une espèce animale. En effet, si nous ne nous étions pas intéressés à l’ostéocalcine chez la souris, nous n’aurions jamais pu savoir que la glycosylation affecte sa stabilité, puisque l’hormone humaine n’est pas modifiée ainsi » précise Mathieu Ferron. « Il s’agit, à mon avis, d’un bel exemple qui démontre à quel point la recherche fondamentale est essentielle, puisqu’on ne peut pas prédire quelles découvertes fortuites mèneront un jour à des applications plus concrètes au niveau clinique. »
À propos de l’étude
Le projet de recherche a été réalisé à l’unité de recherche en physiologie moléculaire de l’IRCM par Omar Al Rifai, Catherine Julien, Julie Lacombe et Mathieu Ferron. Denis Faubert, de la plateforme de découverte en protéomique de l’IRCM, ainsi que Erandi Lira-Navarrete, Yoshiki Narimatsu et Henrik Clausen de l'University of Copenhagen ont aussi collaboré à l’étude.
La recherche a reçu un soutien financier du programme des Chaires de recherche du Canada, des Instituts de recherche en santé du Canada, du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, de la Fondation de l’IRCM et du Fonds de recherche du Québec – Santé.
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