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Le mariage de deux protéines observé pour la première fois grâce à la microscopie à force atomique

Les protéines membranaires ne fonctionnent généralement pas de manière isolée mais en s'associant entre elles pour former des supercomplexes protéiques. L'un des plus connus à ce jour est celui assurant la transformation de l'énergie lumineuse en ATP. Si les connaissances atomiques des différents constituants de ces membranes sont relativement avancées, très peu d'informations sont en revanche disponibles sur l'organisation et la fonction de ces supercomplexes. Leur étude représentait jusqu'à maintenant un défi pour les biologistes, car avec les méthodes disponibles, ils ne pouvaient principalement observer que des protéines isolées de leur contexte. L'équipe de Jean-Louis Rigaud « Cristallisation bidimensionnelle de protéines membranaires » à l'Institut Curie vient de bouleverser cet état de fait en rendant possible l'observation à haute résolution de membranes biologiques en conditions physiologiques par la microscopie à force atomique (AFM). La microscopie à force atomique, développée par des physiciens en 1986, permet d'imager la surface d'un échantillon à des résolutions atomiques. Son principe consiste à balayer la surface de l'échantillon avec une pointe dont les déplacements sont repérés par un laser. Ces données permettent ensuite de dresser la carte « topographique » de l'échantillon. L'AFM présente l'énorme avantage de pouvoir analyser des échantillons en solution : un atout majeur pour la biologie. Dès 1995, des protéines membranaires ont pu être observées en AFM, à des résolutions latérales de 6 angströms (10-10m) et verticales de 1 angström. L'équipe de Jean-Louis Rigaud vient de franchir une nouvelle étape en observant dans des membranes natives - c'est-à-dire très proches de leur état naturel - les collaborations entre protéines. Ce sont les premières images sur l'organisation d'un supercomplexe protéique. C'est grâce à la combinaison de la microscopie à haute résolution comme l'AFM, de la microscopie électronique - depuis des échelles atomiques obtenues par cristallographie jusqu'à des échelles cellulaires -, et de la microscopie optique que les cellules livreront progressivement leurs secrets. Les cellules ne sont pas des entités isolées : elles communiquent sans cesse avec leur environnement grâce à des récepteurs membranaires où se fixent des messages informatifs venus de l'extérieur (autres cellules, tissus et organes). La réception de ces messages active des protéines à l'intérieur de la cellule qui à leur tour en activent d'autres, et ainsi de suite. Une fois interprétés, ces signaux vont permettreaux cellules de déterminer leur position et leur rôle dans l'organisme. Ils sont indispensables à la prolifération, à la différenciation, à la morphologie et à la mobilité des cellules. Cette nouvelle technologie d'investigation va donc permettre de visualiser et de mieux comprendre les défaillances et dysfonctionnements de ce système complexe de signalisation en cascade qui joue un rôle biologique majeur, notamment dans le déclenchement du cancer.

CNRS :

http://www.cnrs.fr/cw/fr/pres/dyncom/communique.php?theme=0&article=133&nbrttl=134&page=1

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