Publié le 2025-10-02 16:32:00. Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont mis au point une technologie révolutionnaire capable de cartographier l’ensemble des interactions entre l’ARN et les protéines au sein des cellules humaines, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le traitement de maladies complexes comme le cancer et la maladie d’Alzheimer.
- Cette nouvelle approche permet de visualiser les « conversations » moléculaires qui se déroulent à l’intérieur des cellules, jusqu’alors largement inexplorées.
- La technologie a permis d’identifier plus de 350 000 interactions ARN-protéine, dont beaucoup étaient inconnues jusqu’à présent.
- Les résultats de l’étude pourraient conduire à la découverte de nouvelles cibles médicamenteuses et à des thérapies plus ciblées.
Les interactions entre l’ARN et les protéines jouent un rôle crucial dans de nombreux processus cellulaires fondamentaux, tels que l’activation et la désactivation des gènes, ainsi que la réponse au stress. Jusqu’à présent, les scientifiques ne pouvaient observer qu’une fraction de ces interactions, laissant une grande partie de la complexité de la vie cellulaire dans l’ombre. La nouvelle technologie développée par l’équipe de Sheng Zhong, professeur en bio-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering, change la donne.
« Cette technologie est comparable à un schéma de câblage des communications cellulaires », explique Sheng Zhong, qui a dirigé l’étude publiée dans Nature Biotechnology. « Elle révèle quelles molécules d’ARN interagissent physiquement avec quelles protéines. De nombreuses maladies, notamment le cancer et les maladies neurodégénératives, surviennent lorsque ces interactions sont perturbées et que les cellules se comportent de manière anormale, comme en se multipliant de manière incontrôlée, en ignorant les signaux de stress ou en échappant au système immunitaire. En identifiant les interactions ARN-protéine spécifiques impliquées, nous pouvons concevoir des médicaments pour les moduler ou les bloquer. »
Le principe de la technologie repose sur la détection du contact physique entre l’ARN et les protéines à l’intérieur des cellules. Chaque protéine est marquée chimiquement et se lie à l’ARN avec lequel elle interagit. Ces paires ARN-protéine sont ensuite converties en codes-barres ADN uniques, qui peuvent être lus à l’aide de machines de séquençage standard. Le résultat est un catalogue exhaustif des interactions ARN-protéine, obtenu à partir d’une seule expérience.
L’application de cette technologie à deux lignées cellulaires humaines a permis de recenser plus de 350 000 interactions, dont un grand nombre étaient jusqu’alors inconnues. L’équipe de Zhong a non seulement confirmé des interactions déjà connues, mais en a également découvert des centaines d’inattendues. Un exemple notable concerne l’enzyme phosphoglycérate déshydrogénase (PHGDH), que l’équipe de Zhong avait précédemment identifiée comme un gène impliqué dans la maladie d’Alzheimer et comme un biomarqueur sanguin potentiel pour la détection précoce de cette maladie. L’étude a révélé que la PHGDH interagit avec des ARN messagers impliqués dans la survie cellulaire et la croissance nerveuse, suggérant de nouvelles pistes pour comprendre son rôle dans la santé du cerveau.
Les chercheurs ont également observé que le long ARN non codant Linc00339 interagit avec 15 protéines membranaires. Étant donné que cet ARN est présent en quantités élevées dans plusieurs types de cancer, ces nouvelles interactions pourraient expliquer comment il favorise la croissance et la propagation des tumeurs.
Selon Shuanghong Xue, co-premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Zhong,
« Les interactions qui agissent comme des indicateurs de la maladie deviennent des cibles thérapeutiques potentielles – soit l’ARN, la protéine partenaire, soit la surface de contact entre les deux. Si certaines interactions ARN-protéine favorisent la maladie, les bloquer serait une stratégie thérapeutique envisageable. Si d’autres interactions offrent une protection, nous chercherions à les préserver ou à les renforcer. »
La technologie ne se contente pas de démontrer qu’une interaction a lieu, elle identifie également la région spécifique de la protéine impliquée et les séquences d’ARN préférées par une protéine donnée. Ce niveau de détail offre des points d’entrée précieux pour la conception de thérapies ciblées.
Cependant, il reste encore beaucoup de travail à accomplir. « Pour la plupart des nouvelles interactions que nous avons découvertes, leurs rôles biologiques précis doivent encore être élucidés », souligne Zhong. « L’avancée majeure ici est que nous avons créé une carte complète et impartiale des partenariats potentiels entre l’ARN et les protéines. Cela ouvre la voie à de futures recherches pour déterminer lesquelles sont impliquées dans le développement de la maladie, lesquelles sont protectrices et comment nous pouvons les cibler avec des médicaments. »
L’équipe de Zhong applique désormais cette technologie à des modèles de maladies, notamment la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, dans l’espoir d’identifier les interactions ARN-protéine défectueuses qui pourraient servir de base à des thérapies de nouvelle génération.
Référence de l’étude : « Genome-scale mapping of RNA-protein associations by sequencing ». Zhijie Qi et Shuanghong Xue, co-premiers auteurs de l’étude, ont apporté des contributions essentielles en bioinformatique, en intelligence artificielle et en interactions moléculaires.
Ce travail a été financé par les National Institutes of Health (subventions R01GM138852, DP1DK126138, UH3CA256960 et R01HD107206).