Publié le 13 décembre 2023 08:55:00. Des chercheurs ont mis au point une technique révolutionnaire permettant de contrôler avec une précision inédite les niveaux de protéines au sein des tissus vivants, ouvrant de nouvelles perspectives pour la compréhension du vieillissement et des maladies.
- Une nouvelle méthode permet de moduler précisément la quantité de protéines dans les tissus d’un organisme vivant.
- Cette avancée surmonte les limitations des outils existants, qui ne permettaient qu’une suppression totale ou temporaire des protéines.
- La technique a été validée avec succès sur le ver nématode Caenorhabditis elegans et pourrait transformer la recherche sur le vieillissement et les maladies.
Longtemps, les biologistes se sont heurtés à une difficulté majeure : la capacité de manipuler précisément la quantité de protéines présentes dans les tissus d’un organisme vivant. Si la suppression ou la désactivation de gènes était possible, il manquait un outil pour ajuster finement les niveaux de ces molécules essentielles, entravant ainsi les progrès dans la compréhension de processus complexes comme le vieillissement et la communication inter-organes.
Cette lacune est désormais comblée grâce à une innovation développée par des scientifiques du Centre de régulation génomique de Barcelone et de l’Université de Cambridge. Leur approche permet d’augmenter ou de diminuer les niveaux de protéines de manière calibrée, offrant un contrôle sans précédent sur leur activité biologique.
L’équipe a démontré l’efficacité de cette technique sur le ver nématode Caenorhabditis elegans, en ajustant les niveaux de protéines dans ses intestins et ses neurones tout en observant un développement normal de l’animal. Les outils existants, souvent limités à une suppression complète des protéines ou à un effet de courte durée, ne permettaient pas d’étudier les effets subtils et nuancés des variations protéiques sur l’ensemble de l’organisme.
« Aucune protéine n’agit seule. Notre nouvelle approche nous permet d’étudier comment plusieurs protéines présentes dans différents tissus coopèrent pour contrôler le fonctionnement et le vieillissement du corps »
Dr Nicholas Stroustrup, chercheur au Centre de régulation génomique
La technique repose sur un système initialement développé à partir de la biologie végétale, exploitant l’hormone auxine qui régule la croissance des plantes. Les chercheurs ont adapté ce processus en utilisant le système degron inductible auxine, ou AID. Dans ce système, une protéine est marquée avec un « dégron », une étiquette reconnue par une enzyme appelée TIR1, qui provoque sa destruction en présence d’auxine. L’absence d’auxine permet à la protéine de se reconstituer.
L’innovation majeure réside dans la création d’une version plus flexible de ce système, baptisée AID « à double canal ». En concevant différentes versions de l’enzyme TIR1 et des étiquettes degron correspondantes, réagissant chacune à un composé auxine différent, les scientifiques ont pu contrôler indépendamment la même protéine dans différents tissus, comme les neurones et les intestins. Ils ont également démontré la possibilité de contrôler simultanément deux protéines distinctes.
L’équipe a surmonté un obstacle technique majeur en résolvant les problèmes de fonctionnement du système dans les tissus reproducteurs, un défi qui avait freiné le développement de précédentes approches AID.
« Faire fonctionner cela a été tout un défi d’ingénierie. Nous avons dû tester différentes combinaisons de commutateurs synthétiques pour trouver la paire parfaite qui n’interférait pas les uns avec les autres »
Dr Jeremy Vicencio, chercheur postdoctoral au Centre de régulation génomique
Les chercheurs estiment que cet outil pourrait révolutionner l’étude du vieillissement et des maladies, permettant de déterminer avec précision la quantité de protéine nécessaire pour obtenir un effet donné, le moment où les changements sont les plus significatifs et la manière dont ces effets se propagent dans tout l’organisme.
L’étude est publiée dans la revue Communications Nature.