Les protéines sont littéralement les moteurs et les agitateurs du monde intracellulaire. Si DNA est le réalisateur, alors ils sont les acteurs. Et on peut en apprendre beaucoup sur la fonction et le dysfonctionnement cellulaires en observant les protéines en mouvement.
Jusqu'à maintenant, les scientifiques n'ont pu voir ce processus qu'indirectement. Aujourd'hui chercheurs à l'Université Vanderbilt de Nashville, Tennessee., ont mis au point une nouvelle technique prometteuse qui utilise un microscope électronique à transmission à balayage (STEM) pour visualiser les protéines marquées avec des nanoparticules d'or dans leur ensemble, cellules intactes.
Déterminer l'emplacement des protéines dans une cellule intacte pourrait aider les chercheurs à étudier les processus du cancer, ainsi que de comprendre comment les virus pénètrent dans les cellules saines et les détournent, dit Niels de Jonge, professeur adjoint de physiologie et de biophysique à l'Université Vanderbilt, qui présentera les résultats de son équipe au Symposium AVS à Nashville, Tennessee., tenue du 30 octobre au 4 novembre. Les avantages de la nouvelle technique pourraient s'étendre au-delà de la biologie aux sciences de l'énergie et des matériaux, trop, suggère de Jonge, donner aux chercheurs des outils qui pourraient les aider à concevoir de meilleures batteries de voiture, par exemple.
Les méthodes modernes d'étude des interactions protéiques ont des limites. Les microscopes optiques peuvent capturer des vues panoramiques de l'ensemble, cellules vivantes; mais bien que les techniques de pointe permettent à ces microscopes d'atteindre une résolution de seulement 50 nanomètres, les appareils ne sont pas assez sensibles pour zoomer pour un gros plan sur des protéines individuelles, qui ne font que quelques nanomètres de diamètre. Les microscopes électroniques à transmission (MET) peuvent déterminer les emplacements des protéines individuelles, mais au détriment de l'ensemble :la cellule doit être congelée, couper en morceaux, et placé sous vide pour être imagé.
Pour détecter les protéines dans leur ensemble, cellule intacte, les scientifiques de Vanderbilt ont profité d'une technique d'analyse STEM appelée imagerie à champ sombre annulaire (ADF), qui consiste à collecter des électrons à partir d'un anneau autour de la sonde à faisceau d'électrons du STEM. Les détecteurs ADF sont sensibles aux éléments lourds comme l'or, mener, et platine, et beaucoup moins sensible aux matériaux comme l'eau et le carbone - les principaux composants d'une cellule. En marquant les protéines avec des nanoparticules d'or, les chercheurs ont fait ressortir les protéines en relief par rapport à l'environnement cellulaire autrement sans signal. Bien que n'étant plus en vie, les cellules sont conservées dans un état le plus naturel possible, entouré d'un liquide enfermé dans un dispositif à micropuce pouvant résister au vide du STEM. À ce jour, l'équipe a atteint une résolution d'environ 4 nanomètres – dix fois mieux que les meilleurs microscopes optiques.
De Jonge pense que la nouvelle méthode serait un outil puissant pour les scientifiques si elle était utilisée en combinaison avec la microscopie optique. "À la fin, si ça marche, il est si facile, " dit-il. " Vous ajoutez des marqueurs fluorescents aux protéines. Vous observez un processus en cours [à l'aide d'un microscope optique] sans tuer la cellule immédiatement. Puis au bout d'un certain temps, vous prenez une photo au microscope électronique. » En répétant plusieurs fois la procédure, les scientifiques pouvaient fixer les cellules à des points d'intérêt et zoomer sur les zones qu'ils souhaitaient voir en détail.
Pour de Jonge, concevoir une procédure qui aide à résoudre des problèmes scientifiques urgents serait « la couronne du travail ». Mais il souligne que davantage de recherches sont nécessaires - non seulement pour perfectionner la technique, mais aussi pour convaincre les gens que cela fonctionne.
"Les scientifiques veulent utiliser ce à quoi ils sont habitués, " dit-il. " Si nous pouvons démontrer que cette technique a des avantages, alors les gens commenceront lentement à l'utiliser."
