Des chercheurs de l'Université de Mayence et de l'EMBL Hambourg présentent une nouvelle approche pour déterminer la forme de protéines désordonnées en utilisant simultanément deux méthodes différentes dans un seul échantillon.
Les protéines sont essentielles aux fonctions de notre corps humain. Il existe des milliers de protéines différentes responsables de toute une série d’activités et de tâches physiologiques diverses. Alors que certains d’entre eux sont présents dans les cellules de notre corps, d’autres agissent comme des enzymes dans les processus métaboliques de base, servent d’hormones ou prennent la forme d’anticorps soutenant notre système immunitaire. En termes simples, les protéines sont constituées de longues chaînes d’acides aminés organisées en diverses structures tridimensionnelles. Il existe par exemple une hélice alpha, où la chaîne d'acides aminés se tord en une bobine à droite, et des protéines dites à feuillet bêta repliées. Ces formations déterminent la manière dont les protéines interagissent avec d’autres protéines et les tâches qu’elles assument. Cependant, toutes les protéines ne forment pas des arrangements ordonnés.
Environ 30 pour cent sont dans un état intrinsèquement désordonné, ce qui rend difficile d’établir dans quelle mesure les chaînes de ces protéines forment des enchevêtrements ou s’étendent dans un environnement tel qu’une solution aqueuse de type cellulaire. Or, ces aspects sont fondamentaux pour leur comportement. Plus une protéine devient compacte lorsqu’elle est isolée dans une solution aqueuse, plus elle coagulera facilement avec d’autres protéines présentes pour former des amas.
L'agrégation des protéines est la première étape de la formation de plaques dans le cerveau
Les protéines intrinsèquement désordonnées entraînent souvent des formations amyloïdes. Lorsque ces structures de protéines amyloïdes s'agglutinent dans le cerveau, ces dépôts – appelés plaques – augmentent le risque de développer la maladie d'Alzheimer et d'autres troubles neurodégénératifs. Les biophysiciens s'intéressent ainsi particulièrement aux tailles des protéines en solution. « Ce facteur peut nous renseigner sur le potentiel d'agrégation d'une protéine, qui est le paramètre clé pour évaluer la probabilité d'être victime d'une maladie neurodégénérative. Et le processus d'agrégation est une étape cruciale dans la formation des plaques », a expliqué le professeur Edward A. . Lemke de l'Institut de physiologie moléculaire de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), qui est également directeur adjoint de l'Institut de biologie moléculaire (IMB). Le problème est qu’il existe deux méthodes courantes qui peuvent être utilisées pour mesurer ce paramètre clé, et elles produisent des résultats incohérents. La première technique utilise la fluorescence pour mesurer la distance de bout en bout, c'est-à-dire la longueur d'une chaîne protéique d'un bout à l'autre. En revanche, grâce à la diffusion des rayons X aux petits angles, il est possible de mesurer la taille d'une protéine intriquée ou, en termes techniques, son rayon de giration. « Les résultats des deux méthodes peuvent être utilisés à des fins pronostiques, mais l'incompatibilité des résultats signifie qu'il existe encore une incertitude concernant ce paramètre clé », a déclaré le Dr Dimitri Svergun, ancien chef de groupe au Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) à Hambourg.
Nouvelle technique de diffusion : rayon de giration et distance de bout en bout déterminés dans un seul échantillon
L’équipe de chercheurs a réussi à résoudre ce dilemme en associant les méthodes de biologie chimique et de diffusion. Ils ont combiné des techniques de marquage moléculaire et de diffusion anormale pour mesurer simultanément la taille des amas de protéines et la distance de bout en bout dans un seul échantillon. « De cette façon, nous obtenons des résultats pour deux paramètres et pouvons évaluer de quelle manière ces deux sont interdépendants », a conclu Lemke. Les chercheurs ont pu mesurer les deux paramètres depuis 2017, mais uniquement sur deux échantillons distincts. Ils ont désormais réussi à déterminer ces deux paramètres en même temps sur un seul échantillon.
