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Posté par Michel le Mardi 09/09/2008 à 00:00
Nanotechnologie biomimétique: un nouveau type de biocapteur
Des chercheurs de l'Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel (CEA/CNRS/Université Joseph Fourier) et de l'Institut de recherches en technologies et sciences pour le vivant (CEA), viennent de mettre au point une nouvelle génération de biocapteurs. Par ingénierie des protéines, ils ont créé des protéines combinant deux fonctions: la reconnaissance d'un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les...) chimique et sa traduction en un signal électrique. Cette nouvelle génération de biocapteurs pourrait former la brique de base de systèmes de détection miniaturisés utilisables pour le criblage de médicaments, le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation,...), ou la détection d'agents toxiques. Ces travaux viennent d'être publiés en ligne dans la revue Nature Nanotechnology.


Principe de fonctionnement d'un ICCR (Ion Channel Coupled Receptor):
dans un ICCR, le récepteur est attaché à un canal ionique de manière à créer
un lien mécanique rigide entre les deux protéines.
Lorsque le récepteur détecte une molécule X, il subit un changement de structure
qui est directement transmis au canal. Le degré d'ouverture du canal est ainsi modifié
et le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un...) d'ions traversant le canal altéré.
Ce flux d'ions est facilement mesurable sous la forme d'un courant électrique

A l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire »...) de la médecine personnalisée, l'analyse biologique va sortir des laboratoires spécialisés pour se faire directement au pied du lit des patients. La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) dans le domaine des biotechnologies se tourne donc de plus en plus vers la mise au point (Graphie) de nouvelles nanotechnologies permettant de détecter simplement et rapidement une information spécifique. Afin de développer des biocapteurs plus performants, les chercheurs de l'IBS se sont intéressés aux protéines responsables de la transmission du signal dans la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...) intercellulaire. La cellule étant délimitée par une membrane lipidique imperméable, le passage d'information ou de substances est assuré par des protéines membranaires spécialisées. Parmi celles-ci, les récepteurs identifient les signaux chimiques issus d'autres cellules ou de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...), alors que les canaux ioniques se chargent du transfert d'ions responsables de la génération de signaux électriques.

Les chercheurs ont réussi à créer des protéines artificielles associant récepteurs et canaux ioniques. Baptisées ICCR (Ion Channel Coupled Receptor ; en français: Récepteur Couplé à un Canal Ionique), ces nano-objets d'environ 10 nm de large sont capables de détecter des molécules biologiques (hormones, neurotransmetteurs) via leur partie récepteur et d'induire un signal électrique via leur partie canal. Ces biocapteurs peuvent détecter et signaler la présence d'une quantité même infime de molécules. La capacité des ICCR de générer directement un signal électrique est un atout déterminant pour leur intégration dans des systèmes électroniques miniaturisés.

Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) les chercheurs ont conçu ces biocapteurs pour deux cibles pharmacologiques majeures afin de permettre le développement de tests de criblage de nouveaux médicaments. D'autres applications telles que le développement de test de diagnostic in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple...) ou de détection d'agents toxiques sont d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution...) et déjà envisagées. Ce travail, qui entre dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution,...) européen Receptronics, constitue un des premiers succès de l'approche biomimétique en nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de dispositifs et de...).

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Source: CNRS
Illustration: © Institut de biologie structurale