Des molécules en mouvement à l’écran

DES CHERCHEURS de l’INSERM (Unité 1006, dirigée par Simon Scheuring) ont réussi à filmer des molécules biologiques d’à peine 5 nanomètres en mouvement (1 nanomètre = 10-9 m, soit un milliardième de mètre). Cette technique, qui s’appuie sur la microscopie à force atomique, permet dorénavant de visualiser non seulement les molécules infiniment petites mais aussi leurs interactions avec l’environnement. Le champ d’applications sont nombreux puisque le dysfonctionnement des protéines membranaires est impliqué dans de nombreuses pathologies.

Revenons aux fondamentaux. La membrane plasmique contrôle les échanges de la cellule avec son environnement. Elle doit permettre le passage de l’eau, des sucres, des substances nutritives et l’évacuation de déchets. Les protéines membranaires participent au bon fonctionnement. La fonction de ces protéines membranaires dépend de leur position et des interactions avec les autres molécules présentes dans leur environnement.

Du fait de son épaisseur, (environ 5 nm), la membrane n’est pas visible avec les techniques classiques de microscopie. Depuis longtemps, les chercheurs ont donc recours à des astuces pour les suivre : l’utilisation de marqueurs fluorescents. Mais même si l’on peut suivre une molécule donnée, on ne peut pas voir son environnement. De plus, la protéine de fluorescence peut parfois modifier la fonction de la molécule que l’on observe.

Des acteurs en mouvement

C’est dire l’importance de la nouvelle technique de microscopie à force atomique à haute vitesse, qui a permis aux chercheurs de l’INSERM de caractériser le mouvement de protéines membranaires et d’étudier leur diffusion, leur dynamique et leur organisation. « Là où seuls les acteurs figés avaient des chances d’apparaître sur la photo, les protéines mobiles peuvent finalement être visualisées au cours de leur déplacement », indique un communiqué de l’INSERM.

Les chercheurs ont également réalisé une carte des interactions potentielles et le déplacement pour une protéine membranaire. « Si les molécules ont de l’espace autour d’elles, elles se déplacent vite. En revanche, si l’espace qui l’entoure est dense, la probabilité de rencontrer d’autres molécules est plus forte. S’ensuivent des interactions. Ces partenaires sont parfois indispensables au fonctionnement correct des protéines », indique Simon Scheuring. C’est ce qui explique qu’avec seulement 20 000 gènes (donc environ 20 000 protéines, un grand nombre de fonctions cellulaires peuvent être assurées.

Rappelons que les protéines membranaires représentent près de 60 % des cibles des médicaments. Une étude sur les interactions des aquaporines dans la membrane du cristallin par microscopie à force atomique à haute vitesse est en cours.

› Dr EMMANUEL DE VIEL

Ignacio Casuso et coll. Nature Technology, juillet 2012.