Le coenzyme Q (CoQ) remplit des fonctions essentielles dans la bioénergétique des cellules eucaryotes^[1]. La biosynthèse du CoQ comprend de multiples étapes, qui implique plusieurs protéines COQ dont la plupart sont regroupées au sein d’un complexe associé à la membrane interne des mitochondries (Figure 1). Des mutations dans les gènes codant pour les protéines COQ sont connues pour causer des déficiences en CoQ, à l'origine de certaines pathologies cardiaques ou rénales, rares mais sévères.


Or, certaines étapes de la biosynthèse de CoQ étaient encore mal connues, en particulier les protéines nécessaires à leur réalisation. Des travaux issus d’une collaboration internationale regroupant des chercheurs du laboratoire TIMC et des collègues allemands, italiens, espagnols et américains, ont mis en évidence le rôle des protéines COQ4, identifiées dès 2001, mais dont la fonction restait inconnue. L'équipe internationale a démontré que COQ4 catalyse deux réactions de la biosynthèse de CoQ, la décarboxylation et l'hydroxylation, et que ces réactions se produisent en fait en une seule étape de décarboxylation oxydative. Pour arriver à cette conclusion, les scientifiques ont d'abord établi que dans les cellules humaines déficientes en protéine COQ4, c'est l'étape de décarboxylation qui est affectée dans le processus de biosynthèse de CoQ. Ils ont ensuite montré que l'activité enzymatique de COQ4 permet à la fois les réactions de décarboxylation et d'hydroxylation.

Tous les enzymes nécessaires à toutes les étapes de la biosynthèse de CoQ sont donc désormais connus, et ces nouvelles connaissances devraient permettre d'éclairer la physiopathologie de la déficience primaire en CoQ chez l'homme provoquée par des mutations de la protéine COQ4.Les recherches du TIMC s’orientent maintenant vers la compréhension du mécanisme catalytique de la protéine COQ4 et la caractérisation de son cofacteur métallique, ainsi que vers l’élucidation de sa structure atomique en lien avec celle du complexe de biosynthèse du CoQ qui n’est toujours pas connue à ce jour. Plus largement, nous nous intéresserons à comprendre l'évolution de la voie de biosynthèse du CoQ, dans laquelle la décarboxylation oxydative est réalisée chez les eucaryotes en une seule étape catalysée par la protéine COQ4, alors que deux étapes sont généralement nécessaires chez les bactéries.