Les biologistes cellulaires ont utilisé une nouvelle technique de microscopie à super-résolution pour pouvoir observer pour la première fois des réactions au niveau moléculaire.

Dans un article publié en Signalisation scientifique , une équipe de l'Université de Reading et de l'Université Goethe de Francfort a utilisé une nouvelle technique de microscopie optique à super-résolution pour voir comment les récepteurs Toll-Like (TLR), qui agissent comme des circuits électriques moléculaires pour contrôler le flux de signaux vers une cellule. L'équipe a examiné comment un processus, appelé dimérisation, décide entre la vie et la mort des cellules et régule la réponse immunitaire.

Le niveau de détail atteint par la super-microscopie n'est toujours pas suffisant pour rendre visibles des molécules de récepteur unique dans un minuscule dimère de protéine, les chercheurs ont donc développé une méthode d'analyse sophistiquée pour améliorer le signal optique. De cette façon, ils ont pu « zoomer » sur les images en super-résolution et examiner si TLR4 était présent sous forme de monomère ou de dimère. Les chercheurs pourraient également détecter si les signaux chimiques de différents agents pathogènes modulaient les modèles des récepteurs.

100 fois plus de zoom

Dr Darius Widera, un biologiste cellulaire de l'Université de Reading a déclaré :

"En utilisant cette nouvelle technique passionnante, nous avons pu observer un récepteur de type Toll particulier, TLR4, effectuer une dimérisation au niveau moléculaire pour la première fois. Ce processus n'a jamais été observé qu'indirectement, et voir les images que la nouvelle technique microscopique fournit est très excitant. Le processus nous a permis de zoomer sur les TLR à plus de 100 fois la puissance d'un microscope standard pour fournir des informations incroyablement détaillées sur ce à quoi ressemble le processus."

Dr Graeme Cottrell, un biochimiste de l'Université de Reading a déclaré :Nous savons que ces TLR sont capables de contrôler le destin d'une cellule en formant une molécule dimère. En s'allumant et s'éteignant comme un interrupteur, ils envoient des signaux qui peuvent combattre les bactéries nocives, virus et autres lorsqu'ils interagissent. Dans cette nouvelle étude, nous avons observé comment la présence d'un signal chimique de plusieurs agents pathogènes a conduit à une réponse différente de TLR4, ce que nous n'aurions pas pu faire sans la nouvelle technique de super-résolution."

Traiter les cellules tumorales cancéreuses

Toutes les cellules du corps humain communiquent en envoyant et en recevant des signaux chimiques. La reconnaissance de ces signaux est réalisée par des protéines spécialisées à la surface cellulaire appelées récepteurs. Ces récepteurs agissent comme des commutateurs moléculaires qui transmettent des signaux de la surface à des réponses biologiques qui peuvent être aussi diverses que la survie ou la mort cellulaire.

Des études antérieures menées par le consortium composé des groupes de recherche dirigés par le Dr Widera, Dr Cottrell (tous deux de l'Université de Reading, School of Pharmacy) et le professeur Heilemann (Goethe University Frankfurt, Germany) ont également montré que l'activation du TLR4 par différents signaux chimiques peut soit induire la prolifération des cellules cancéreuses du cerveau, soit conduire à la mort contrôlée de ces cellules tumorales.

Le professeur Mike Heilemann de l'Institut de chimie physique et théorique de l'Université Goethe de Francfort a déclaré :

« Il est concevable que cette approche nous aide à l'avenir à mieux comprendre les processus biologiques fondamentaux qui régulent le système immunitaire dans la santé et la maladie. En même temps, cette méthode de microscopie est également applicable à d'autres protéines membranaires et à de nombreuses questions similaires."