13 avril 2011
La valse des protéines en direct
Des chercheurs mettent au point une méthode pour mesurer in vivo les interactions entre protéines
Par : Jean Hamann
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Deux membres de l'équipe de recherche, Jean-Martin Beaulieu et Yves De Koninck. La technique qu'ils présentent dans les Proceedings of the National Academy of Sciences ouvre la porte à l'étude des interactions entre protéines avec une résolution théoriquement infinie.
— Frédéric Cantin/CRULRG
Les études en biologie cellulaire se résument souvent ainsi: une protéine influence une protéine qui influence une protéine... Pas étonnant puisque «la signalisation intra et intercellulaire relève essentiellement de la dynamique des interactions entre les protéines», explique le professeur Yves De Koninck, de la Faculté de médecine. C'est pour cette raison que la biochimie actuelle mise beaucoup sur l'étude des interactions entre protéines pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires, poursuit le chercheur du Centre de recherche Université Laval-Robert Giffard (CRULRG). «Dans le domaine de la pharmacologie, une bonne partie des travaux vise d'ailleurs à découvrir quelles sont ces interactions et comment les faciliter ou les empêcher», ajoute-t-il.
Les techniques existantes imposent toutefois des limites aux études sur les interactions entre protéines. «Elles sont réalisées dans des systèmes isolés ou dans des conditions artificielles qui ne reflètent pas nécessairement ce qui se passe dans l'organisme», souligne le professeur De Koninck. Dans un monde idéal, les chercheurs aimeraient pouvoir mesurer les interactions entre les protéines telles qu'elles se déroulent, in vivo, en temps réel. Deux études publiées dans l'édition du 11 avril des Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) par des chercheurs du CRULRG et de l'Université McGill rapprochent ce rêve de la réalité. Yves De Koninck, Jean-Martin Beaulieu, Paul Wiseman et leur équipe y décrivent une nouvelle technique qui permet d’envisager l'étude des interactions entre protéines dans des tissus intacts à l'aide de la microscopie optique.
Jusqu'à présent, les limites de résolution imposées par la diffraction de la lumière constituaient un obstacle de taille. «En microscopie optique, les limites de résolution sont de 200 à 300 nanomètres, alors que les protéines qui nous intéressent ont un diamètre de 2 à 5 nanomètres», explique le professeur De Koninck.» La technique que les chercheurs décrivent dans PNAS — l'analyse spatiale de la distribution d'intensité de la fluorescence — permet de contourner mathématiquement ce problème et «ouvre la porte à l’étude des interactions moléculaires avec une résolution théoriquement infinie», affirme le chercheur.
Cette technique risque d'avoir des répercussions importantes en pharmacologie. En effet, elle offre la possibilité d'étudier ce qui se produit dans les tissus de personnes qui souffrent de maladies causées par un problème d'interactions entre protéines. «Nous envisageons d'insérer un minuscule microscope optique dans une microsonde qui pourrait, par exemple, être introduite dans le cerveau, poursuit-il. Il serait alors possible de mesurer les interactions entre des protéines préalablement marquées par fluorescence dans quelques centaines de neurones à la fois.»
Les deux articles parus dans PNAS sont signés par Yves De Koninck, Jean-Martin Beaulieu, Laure Freland et Nathalie Bouchard, du CRULRG, et par Jody Swift, Antoine Godin, Kim Doré, Chelsea Nimmo, Mikhail Sergeev, Santiago Costantino, Louis-Étienne Lorenzo, Alfredo Ribeiro-da-Silva et Paul Wiseman, de McGill. Ils sont le fruit d'une collaboration établie grâce au programme de formation IRSC en neurophysique. Ce programme, qui met notamment à contribution des chercheurs du CRULRG et du Centre d'optique, photonique et laser, favorise l'interface entre la photonique, les neurosciences et les nanotechnologies.
Les techniques existantes imposent toutefois des limites aux études sur les interactions entre protéines. «Elles sont réalisées dans des systèmes isolés ou dans des conditions artificielles qui ne reflètent pas nécessairement ce qui se passe dans l'organisme», souligne le professeur De Koninck. Dans un monde idéal, les chercheurs aimeraient pouvoir mesurer les interactions entre les protéines telles qu'elles se déroulent, in vivo, en temps réel. Deux études publiées dans l'édition du 11 avril des Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) par des chercheurs du CRULRG et de l'Université McGill rapprochent ce rêve de la réalité. Yves De Koninck, Jean-Martin Beaulieu, Paul Wiseman et leur équipe y décrivent une nouvelle technique qui permet d’envisager l'étude des interactions entre protéines dans des tissus intacts à l'aide de la microscopie optique.
Jusqu'à présent, les limites de résolution imposées par la diffraction de la lumière constituaient un obstacle de taille. «En microscopie optique, les limites de résolution sont de 200 à 300 nanomètres, alors que les protéines qui nous intéressent ont un diamètre de 2 à 5 nanomètres», explique le professeur De Koninck.» La technique que les chercheurs décrivent dans PNAS — l'analyse spatiale de la distribution d'intensité de la fluorescence — permet de contourner mathématiquement ce problème et «ouvre la porte à l’étude des interactions moléculaires avec une résolution théoriquement infinie», affirme le chercheur.
Cette technique risque d'avoir des répercussions importantes en pharmacologie. En effet, elle offre la possibilité d'étudier ce qui se produit dans les tissus de personnes qui souffrent de maladies causées par un problème d'interactions entre protéines. «Nous envisageons d'insérer un minuscule microscope optique dans une microsonde qui pourrait, par exemple, être introduite dans le cerveau, poursuit-il. Il serait alors possible de mesurer les interactions entre des protéines préalablement marquées par fluorescence dans quelques centaines de neurones à la fois.»
Les deux articles parus dans PNAS sont signés par Yves De Koninck, Jean-Martin Beaulieu, Laure Freland et Nathalie Bouchard, du CRULRG, et par Jody Swift, Antoine Godin, Kim Doré, Chelsea Nimmo, Mikhail Sergeev, Santiago Costantino, Louis-Étienne Lorenzo, Alfredo Ribeiro-da-Silva et Paul Wiseman, de McGill. Ils sont le fruit d'une collaboration établie grâce au programme de formation IRSC en neurophysique. Ce programme, qui met notamment à contribution des chercheurs du CRULRG et du Centre d'optique, photonique et laser, favorise l'interface entre la photonique, les neurosciences et les nanotechnologies.
