Une équipe scientifique internationale dirigée par Cees Dekker, professeur de nanobiologie à la TU Delft, a publié jeudi un article à ce sujet dans la revue scientifique Cellule. Dekker explique ses recherches lorsqu’on lui demande.
Ce n’est pas vraiment un honneur que Dekker appelle ces structures protéiques des moteurs moléculaires. « Ce sont des appareils biologiques qui consomment de l’énergie et effectuent un travail. Il s’agit donc bien de moteurs qui ont une fonction dans la cellule, par exemple pour la formation de protéines ou pour la division cellulaire.»
Vue d’artiste de la façon dont un moteur SMC (violet-bleu) boucle un brin d’ADN rose crème. La partie violette étiquetée avec un matériau luminescent rouge et vert fait office de boîte de vitesses. image Laboratoire Cees Dekker TU Delft & SciXel
L’équipe scientifique a examiné les moteurs dits SMC qui tirent des boucles dans le matériel génétique, l’ADN, le transformant en un enchevêtrement. Pour illustrer, Dekker prend une corde et plie une boucle. «Là où les extrémités de la boucle se touchent, elles relient des parties de l’ADN, ce qui peut renforcer mutuellement leurs effets. De quelles parties il s’agit et quelle doit être la taille de la boucle sont tous déterminés par l’ADN.
Impressionnant
La technique utilisée par les nanobiologistes pour découvrir cela est impressionnante. Ils ont attaché un morceau droit d’ADN de 0,01 millimètre de long à une lame de verre, ce qui est assez grand selon les normes scientifiques. À partir d’une seule cellule, dont le corps humain en possède des milliards, ils ont extrait une protéine motrice, alors qu’une cellule contient des millions de protéines. Ils ont marqué ces protéines avec une substance lumineuse. Selon eux, ils ont fait faire au moteur SMC une boucle dans l’ADN.
« Nous avons vu au microscope, à une échelle 100 000 fois plus petite qu’un cheveu humain, comment la protéine dessinait une boucle. Et nous avons découvert qu’à mesure que l’ADN s’étirait, la protéine passait d’un bout à l’autre de la boucle. Il s’est avéré que ces moteurs contenaient une véritable boîte de vitesses capable de basculer d’une extrémité à l’autre de la boucle. Ce résultat était conforme à la théorie.
“Si ces moteurs ne fonctionnent pas, une cellule mourra immédiatement” – Cees Dekker, professeur de nanobiologie à la TU Delft
Défauts moteur
Les moteurs sont essentiels à la cellule humaine, poursuit Dekker. « Imaginez que si ces moteurs ne fonctionnent pas, une cellule mourra immédiatement. C’est vraiment dramatique. L’embryologie sait qu’ils jouent un rôle dans la régulation de la division cellulaire et la formation de protéines. Si le défaut est grave, un embryon mourra. Il en résulte alors une fausse couche.
Si le défaut est moins grave, il conduit par exemple au syndrome de Cornelia de Lange. Le patient souffre alors, entre autres, d’un cerveau sous-développé, d’un petit crâne, d’un trouble du développement de la mâchoire et du menton, de sourcils continus, de membres sous-développés ou absents et de troubles du mouvement. Si les moteurs tombent en panne plus tard dans la vie, cela peut conduire à la formation d’un cancer.
Vue d’artiste de la façon dont un moteur SMC (violet-bleu) boucle un brin d’ADN rose crème, mais maintenant dans un rendu machine pour illustrer son fonctionnement. La chaîne est l’ADN qui est plié en boucle par la machine SMC. Les pièces marquées en rouge et en vert sont les leviers de vitesses qui changent la direction de la machine. image Laboratoire Cees Dekker TU Delft & SciXel
« Nous comprenons maintenant comment cela fonctionne au niveau moléculaire. Que se passe-t-il également s’il ne fonctionne pas correctement ? alors l’équilibre protéique dans la cellule se détraque. Nous avons résolu une partie d’un puzzle scientifique. Cela éclaire un peu cette boîte noire.
Percée
Cependant, selon le professeur, il faudra au moins dix ans avant que cette étape scientifique aboutisse à des médicaments contre le cancer ou à des traitements contre le syndrome de Cornelia de Lange. « Nous faisons vraiment de la recherche fondamentale. Nous sommes au début d’une chaîne de percées scientifiques.
Des institutions scientifiques, telles que l’Institut néerlandais du cancer et le centre médical Erasmus de Rotterdam, réaliseront éventuellement la traduction. La science appliquée peut alors développer des médicaments ou des traitements ciblés.
Les chercheurs, dont le doctorant Roman Barth, espèrent que leur découverte accélérera la recherche en sciences appliquées. «J’aimerais que ces connaissances parviennent aux sociétés pharmaceutiques, aux hôpitaux et, à terme, aux cabinets médicaux», explique Barth dans le communiqué de presse du groupe de recherche.
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