Les "nanomachines" de notre corps mieux comprises
Publié par Isabelle le 24/12/2008 à 00:00
Source: Université de Montréal
Illustration: CNRS
Une découverte par des biophysiciens canadiens et américains promet d'améliorer notre connaissance des canaux ioniques, de petites "nanomachines" ou "nanovalves" présentes dans notre corps et dont le dérèglement peut entraîner des maladies génétiques qui s'attaquent aux muscles, au système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements...) central et au cœur.


Représentation 3D d'une cellule

Selon une étude publiée dans le dernier numéro de la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la...) et de l'Université de Chicago (Chicago est une mégapole des États-Unis, située dans la partie nord du Middle West, à 1 280 kilomètres à l'ouest de New York et à plus de 3 200...) ont mis au point (Graphie) une méthode unique pour détecter le mouvement de chacune des protéines qui contrôlent l'échange ionique entre les cellules et leur 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 actuellement à prendre une dimension...).

Ces protéines s'ouvrent et se ferment un peu à la façon d'un iris de caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.), contrôlant ainsi le mouvement des ions entre les cellules et leur environnement, lequel permet de transmettre des signaux électriques le long des cellules nerveuses.

Ces petites valves sont environ un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui...) de fois plus petites que la pupille (Dans l'œil, la pupille est le trou situé au milieu de l'iris. Il nous apparaît noir étant donné que la majorité de la lumière entrant à l'intérieur de l'œil est...) de l'œil humain. La nouvelle technique permettra aux scientifiques de mesurer un canal ionique à la fois, et d'étudier les modes de 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,...) de différentes parties des canaux ioniques entre elles.

L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) est dirigée par le professeur Rikard Blunck, qui a été recruté par le Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) de l'Université de Montréal depuis l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont le siège se trouve à Berkeley (Californie), comprenant dix campus situés dans l'État de...) à Los Angeles (Los Angeles est une ville des États-Unis située au sud de la Californie, sur la côte pacifique. Les Américains l'appellent souvent par son diminutif L.A. prononcé « él ey ». Cette...) pour devenir titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les mécanismes moléculaires des protéines membranaires. Elle inclue également Hugo McGuire, étudiant à la maitrise à l'Université de Montréal, ainsi que des collaborateurs de l'Université de Chicago, Francisco Bezanilla et H. Clark Hyde.

"Notre découverte fera progresser la connaissance de base des canaux ioniques. Ces protéines membranaires représentent une cible de choix pour les médicaments, puisqu'elles jouent un rôle central dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) du corps et que les mutations de leurs gènes sont à l'origine de nombreuses maladies génétiques graves", explique le Dr Blunck, qui est également membre du Groupe d'étude des protéines membranaires, un groupe de chercheurs multidisciplinaire qui étudie les fonctions des protéines et leurs rôles dans les systèmes physiologiques.

Structure et mouvement des canaux ioniques

Cette étude est importante puisque de nombreux chercheurs en biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils d'observations des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'intérêt...) travaillent à mieux comprendre la structure et le mouvement des canaux ioniques, le mauvais fonctionnement de ces canaux étant en cause dans un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de maladies.

Dans le cadre de cette étude, l'équipe a étudié des canaux potassiques constitués de quatre sous-unités identiques, qui forment dans la membrane un pore qui s'ouvre et se ferme de façon à permettre ou bloquer la conduction ionique.

Les chercheurs ont ainsi mis un terme à un long débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...) dans le domaine: les quatre sous-unités d'un canal K+ fonctionnent-elles de manière indépendante ou de concert? Pour répondre à cette question, les physiciens ont mis au point une technique de spectroscopie de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière...) qui permet de distinguer les sous-unités et par là, pour la première fois, de suivre le mouvement de chacune des quatre sous-unités, une information qui était perdue lors des mesures antérieures.

Ils ont découvert que les quatre molécules agissent ensemble, ce qui explique pourquoi on ne distingue pas d'étapes intermédiaires lorsque l'on mesure le courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements...) au cours d'expériences électrophysiologiques.

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