De minuscules structures protéiques appelées amyloïdes sont essentielles pour comprendre certaines maladies dévastatrices liées à l'âge. Agrégats, ou des amyloïdes agglomérés collants, former des plaques dans le cerveau, et sont les principaux coupables de la progression des maladies d'Alzheimer et de Huntington.

Les amyloïdes sont si petits qu'ils ne peuvent pas être visualisés à l'aide de techniques microscopiques conventionnelles. Une équipe d'ingénieurs de l'Université de Washington à St. Louis a développé une nouvelle technique qui utilise la fluorescence temporaire, faire clignoter les amyloïdes, ou "cligner des yeux, " et permettant aux chercheurs de mieux repérer ces protéines problématiques.

« Cela a été assez difficile, trouver un moyen de les imager de manière non invasive - sans changer la façon dont ils se réunissent - et également trouver un moyen de les imager à long terme pour voir comment ils s'agglutinent et forment des structures plus grandes, " a déclaré Matthew Lew, professeur adjoint au département Preston M. Green de génie électrique et des systèmes de la School of Engineering &Applied Science. "C'était l'objet de nos recherches."

Actuellement, les scientifiques cherchant à visualiser les amyloïdes utilisent de grandes quantités d'un matériau fluorescent pour enrober les protéines dans un tube à essai. Lors de l'utilisation d'un microscope à fluorescence, les amyloïdes brillent. Cependant, on ne sait pas comment les colorants qui sont fixés en permanence pourraient modifier la structure de base et le comportement de l'amyloïde. Il est également difficile de discerner les structures nanométriques en jeu en utilisant cette technique expérimentale en vrac.

Lew, dont l'axe de recherche comprend la microscopie à super-résolution et l'imagerie à molécule unique, a travaillé avec son ancien collègue de l'Université de Washington Jan Bieschke, maintenant professeur agrégé de sciences du cerveau à l'University College de Londres, pour développer la nouvelle technique qui les fait cligner des yeux. C'est ce qu'on appelle l'imagerie transitoire de liaison amyloïde (TAB).

TAB utilise un colorant standard appelé thioflavine T, mais au lieu d'enrober les amyloïdes, il s'y colle temporairement un à la fois. L'effet n'est pas permanent, et les amyloïdes émettent de la lumière jusqu'à ce que le colorant se détache, produisant un effet de clignotement distinctif. Les chercheurs ont pu utiliser un microscope à fluorescence pour observer et enregistrer les clignements. Ils ont ensuite localisé la position de chaque thioflavine clignotante et reconstruit une image super-résolue de la structure amyloïde exacte.

"La thioflavine T se comportait comme un groupe de lucioles, s'allumer chaque fois qu'ils entrent en contact avec l'amyloïde, " a déclaré Bieschke.

"Ce que nous avons vu, ce sont des éclairs de lumière au fil du temps, " Lew a dit. " Sur nos écrans d'ordinateur, vous verriez ces taches individuelles clignoter en séquence. Nous avons ensuite pu superposer tous ces points ensemble, nous donnant un aperçu complet de la structure. Si vous ne les avez pas séparés, vous verriez un flou."

L'équipe a testé la technique TAB sur une variété de structures amyloïdes et a pu reconstruire des images pour chacune d'entre elles, sur une longue période de temps et à divers stades d'agrégation. Leurs résultats ont été récemment publiés dans la revue ChemBioChem .

"Il y a un lien intime entre voir la structure des protéines et apprendre comment ces protéines interagissent avec les neurones, " dit Lew. " En fin de compte, nous avons besoin de l'imagerie pour comprendre toutes les différentes formes et structures que ces protéines construisent au fil du temps, et comment cela se rapporte à la mort des cellules plus tard. "