La dégradation protéique fait partie intégrante du fonctionnement de nos cellules et, au-delà, de notre métabolisme tout entier. Soit que l’organisme a besoin des produits du catabolisme, soit que la vie - et donc la fonction - de la molécule est arrivée à son terme et requiert sa dégradation et son recyclage.

Trois mécanismes sont clairement identifiés. Le premier repose sur des protéases non spécifiques et le plus souvent extracellulaires - trypsine, chymotrypsine en font évidemment partie - chargées de la récupération de produits d’origine alimentaire. Le second est endocellulaire mais tout aussi peu spécifique ; il s’agit du système lysosomial, qui dégrade les produits que la cellule a accumulés et dont elle n’a pas - ou plus - besoin comme tels. Le troisième et dernier est le système ubiquitine - protéasome. L’ubiquitine, comme son nom le laisse supposer, est présente dans toute cellule où, en accompagnatrice palliative de protéines en fin de vie, elle les mène vers le protéasome, ce compartiment cellulaire doté d’un système de recyclage intégral hautement spécifique [ 1].

Il existe pourtant un groupe d’ubiquitines qui ne sont pas affectées à ce rôle de destruction de protéines. Leur nom ? SUMO, pour small ubiquitin-related modifier, dont les fonctions multiples s’expliquent par la cible elle-même [ 2].

Contrairement aux autres ubiquitines, les SUMO peuvent donc activer ou éteindre les protéines qu’elles sont sensé modifier. Et c’est évidemment là que réside leur intérêt mais aussi leur complexité. Il n’existe en effet pas de mode de fonctionnement unique pour ces protéines sinon que, à la façon des radicaux méthyle, acétyle et autre phosphates chers aux processus épigénétiques [ 3], SUMO se fixent en des endroits privilégiés de leurs cibles, essentiellement sur le groupe aminé libre d’un résidu lysine, pour en modifier la fonction. Pour le reste, tout est affaire de cas particuliers et l’on en a identifié des centaines… Il semblerait toutefois que les cibles présentent un même motif consensuel fait de quatre acides aminés. Mais cette séquence serait également présente dans des protéines que ne ciblent pas SUMO. Il n’y a donc pas d’exclusivité.

Liées à leurs conjugués, les SUMO en modifient la fonction dans le sens d’une accentuation, d’une modulation d’effets ou d’une extinction [ 4, 5], le tout de façon labile si c’est une fonction transitoire de la protéine cible qui est requise. Long d’une centaine d’acides aminés, ces chefs d’orchestre des fonctions protéiques peuvent eux-mêmes subir des modifications structurelles et fonctionnelles par adjonction de radicaux, modifications amplifiées par la possibilité qu’ont les SUMO de s’associer en chaînes sous l’effet d’isopeptidases.

Où ces régulateurs sont-ils actifs ? Longtemps on les a cru liés au seul noyau ; ce qui tendrait à faire des histones - dont on sait l’intérêt que leur portent aujourd’hui les spécialistes des dérives cancéreuses [ 6, 10] (→) des cibles préférentielles. Les SUMO sont en effet associées à des fonctions vitales et leur absence entraîne parfois la mort cellulaire sinon embryonnaire. Récemment, on leur a également attribué des actions extracellulaires cytokine-like [ 7]. Il n’est pas surprenant non plus, en raison de leur rôle fondamental de régulation, de les trouver dans tous les phylums du vivant, sous un canevas moléculaire particulièrement bien conservé par l’évolution ; un terrain où Saccharomyces cerevisiae et Homo sapiens se trouvent une première convergence. On sait évidemment que ce n’est pas la seule.

(→) m/s 2008, n° 8-9, p. 742

Chez l’homme, on a pu associer quelques pathologies ou anomalies structurelles à une mutation du gène qui code l’une des quatre SUMO connues pour l’espèce. C’est notamment ce qui a été observé pour un cas de fente palatine [ 8] et, de façon sans doute moins anecdotique, pour ce qui est de leur incidence, pour les maladies neurodégénératives, qu’il s’agisse des maladies d’Alzheimer, de Huntington ou de Parkinson.

De façon assez générale, il semble que la « SUMOylation » des protéines soit un moyen de minimiser le stress cellulaire, en particulier en cas d’infection virale [ 9]. C’est une observation générique. Reste à explorer évidemment comment elle se décline dans tous les cas d’espèce. Il est clair que des spécialistes y pensent et qu’ils le garderont à l’esprit dans cette mouvance actuelle de plus en plus affirmée qui tend à établir un inventaire protéique chez l’humain, objectif du probable projet HUPO (Human protein organization), aux accents si proches de ceux qui ont guidé HUGO (Human Genome Organisation) il y a quelques années.

SUMO, une molécule d’avenir ? Incontestablement ; notamment, pour la cellule, au titre de Substance Utile dans la Maîtrise Organisationnelle. Décidément, on ne se refait pas…