Cienciaes.com : La lumière à l’intérieur de la cellule. Nous avons parlé avec Juan Llopis

Les cellules sont des structures biologiques minuscules et généralement transparentes. Les observer au microscope, sans préparation préalable permettant de colorer leurs différents organites, est une entreprise inutile. L’image réelle n’a rien à voir avec la couleur des images avec lesquelles on nous enseigne les composants cellulaires à l’école. Comme l’artiste qui veut mettre en valeur les détails de son œuvre, le scientifique qui veut observer l’intérieur d’une cellule doit le colorer.

Dans les écoles secondaires, ceux qui ont la chance de disposer d’un laboratoire et de l’utiliser, apprennent à utiliser des colorants, comme le bleu de méthylène ou la fuchsine, pour préparer des cellules d’oignon et les observer au microscope. C’est une pratique intéressante, même si ces colorants ne procurent qu’une mauvaise vision.

Lorsque l’on souhaite observer la cellule de manière beaucoup plus détaillée, des « protéines fluorescentes » sont utilisées. Avec eux, les scientifiques ont mis au point des techniques qui leur permettent d’observer in vivo, non seulement les différents organites cellulaires, mais aussi le mouvement interne de structures beaucoup plus petites, comme les atomes et les molécules.

Notre invité d’aujourd’hui, Juan Francisco Llopis Borras, directeur du Centre régional de recherche biomédicale (BERCEAU) de l’Université de Castille-La Manche, est un chercheur qui a participé au développement de la palette de couleurs moderne avec laquelle on peut peindre l’intérieur des cellules.

L’histoire de la découverte des protéines fluorescentes trouve son origine dans les propriétés d’un protagoniste aux airs fantomatiques : la méduse. Une victoire égale. «Airs fantomatiques» ne pourrait jamais être mieux décrit car, pendant les nuits de printemps et d’été sur les côtes de l’Amérique du Nord, d’énormes bancs de méduses illuminent généralement l’eau de l’océan de leurs couronnes de points bleu vif. Un phénomène connu sous le nom de « bioluminescence ».

L’étude des protéines fluorescentes a commencé dans les années 1960, lorsque le chercheur japonais Shimomura a réussi à isoler le composant qui fournissait de la lumière aux protéines. Une victoire égale: aéquorine. En 1962, Shimomura et Johnson ont réussi à isoler de l’aequorine une protéine qui dégageait une légère couleur verte lorsqu’elle était éclairée par la lumière du soleil, jaunâtre sous la lumière d’une ampoule et un vert fluorescent intense sous la lumière ultraviolette. Ce fut le début de la « protéine fluorescente verte » ou GFP.

Cette découverte a suscité l’intérêt de Martin Chalfie, un chercheur américain qui a étudié le Caernohabditis elegans, un minuscule ver dont le corps ne contient que 959 cellules, mais celles-ci suffisent à lui fournir un cerveau, à grandir et à se reproduire. Chalfie a eu l’idée d’insérer le gène produisant le GFP en bactérie et a chargé l’étudiante Ghia Eukirchen de l’essayer. Ghia a réussi et a fait briller un groupe de bactéries d’une belle couleur verte au microscope. Puis Chalfie a fait un autre pas en avant et a réussi à insérer le gène pour GFP dans quelques cellules du ver C. elegans.

Vous aviez déjà un pinceau, il vous fallait désormais une véritable palette de couleurs et c’est là qu’intervient le chercheur d’origine chinoise Roger Tsien, dans l’équipe duquel notre invité, Juan F. Llopis, a travaillé pendant ces années très productives. L’équipe de Tsien avec l’aide de la technologie ADNa réussi à changer la formule de GFP de telle manière qu’il offrait à la protéine la possibilité d’émettre de la lumière d’autres couleurs telles que le cyan, le bleu et le jaune. De plus, dans une série d’expériences, il a réussi à coupler le gène GFP à d’autres protéines, la transformant ainsi en une source d’informations permettant de la suivre lors de sa production à l’intérieur de la cellule. Ainsi, la protéine fluorescente verte (GFP) et un ensemble de protéines dérivées nous ont permis de déterminer l’abondance et la dynamique de molécules spécifiques au sein d’une cellule in vivo.

Shimomura, Chalfie et Tsien ont reçu le prix Nobel de chimie en 2008.pour la découverte et le développement de protéines fluorescentes vertes GFP».

Actuellement, des recherches sur GFP et ses dérivés se poursuit dans de nombreux laboratoires à travers le monde, dont le Centre Régional de Recherche Biomédicale de l’Université de Castilla – La Mancha, dirigé par Juan Francisco Llopis.

L’été dernier, Roger Tsien est décédé dans un accident alors qu’il faisait du vélo. Il avait 64 ans.

Bonjour, Juan Francisco Llopisprofesseur de physiologie à la Faculté de médecine d’Albacete et directeur du BERCEAUparle dans cette émission Talking with Scientists de son expérience au cours des années qu’il a passées en recherche avec Roger Tsien.