La structure des pores trouvés dans les noyaux cellulaires a été découverte par une équipe de scientifiques dirigée par l'UCL, révélant comment ils bloquent sélectivement l'entrée de certaines molécules, protéger le matériel génétique et les fonctions cellulaires normales. La découverte pourrait conduire au développement de nouveaux médicaments contre les virus qui ciblent le noyau cellulaire et de nouvelles façons de délivrer des thérapies géniques, disent les scientifiques derrière l'étude.

Au cœur de chaque cellule de notre corps se trouve un noyau cellulaire, une structure dense qui contient notre ADN. Pour qu'une cellule fonctionne normalement, il doit entourer son noyau d'une membrane protectrice mais celle-ci doit s'ouvrir suffisamment pour laisser entrer et sortir les molécules vitales, la membrane est donc percée de centaines de minuscules portes appelées pores nucléaires.

La recherche, publié aujourd'hui dans Nature Nanotechnologie , rapporte sur les pores nucléaires des œufs de grenouille et révèle comment ces pores peuvent agir comme un tamis suralimenté, filtrage des molécules par taille mais aussi en fonction des propriétés chimiques. Co-auteur principal Dr Bart Hoogenboom, du London Centre for Nanotechnology (UCL Mathematics &Physical Sciences), a déclaré:"Les pores sont connus pour agir comme un tamis qui pourrait retenir le sucre tout en laissant tomber les grains de riz en même temps, mais il n'était pas clair comment ils ont pu le faire."

Dr Ariberto Fassati, co-auteur principal du Wohl Virion Center (UCL Infection &Immunity), a ajouté:"Nous avons constaté que les protéines au centre des pores s'emmêlent juste assez étroitement pour former une barrière, mais pas trop serré - comme un bouquet de spaghettis. Remarquablement, les brins de « spaghetti » se regroupent de manière précise, ce qui permet aux petites molécules et aux sels de circuler sans problème. Molécules plus grosses, comme l'ARN messager, ne peut passer que s'il est accompagné de molécules chaperon. Ces chaperons, appelés récepteurs de transport nucléaire, ont la propriété de lubrifier les brins et de détendre la barrière, laisser passer les plus grosses molécules. Cela peut arriver jusqu'à plusieurs milliers de fois par seconde."

Avant maintenant, les scientifiques ont compris la forme générale des pores et que les structures protéiques au milieu contrôlaient le flux de molécules, mais on ne savait pas comment ils faisaient cela. Certaines théories suggéraient que les pores agissaient comme une brosse et d'autres comme un tamis. Les chercheurs à l'origine de cette étude disent qu'il était difficile de déterminer ce qui était correct en raison de la nature petite et fragile des pores et des difficultés à localiser les protéines dans les pores.

L'équipe a utilisé une technique connue sous le nom de microscopie à force atomique (AFM) pour étudier les pores. Tout comme les gens peuvent utiliser leurs doigts pour lire le braille, sentir les mots plutôt que de les voir, les microscopes à force atomique déplacent une minuscule aiguille sur la surface d'un échantillon, mesurer sa forme et sa dureté. Cette méthode a été choisie par rapport à d'autres techniques car les pores sont trop petits pour la microscopie optique et trop flexibles et mobiles pour la cristallographie aux rayons X.

"L'AFM peut révéler des structures beaucoup plus petites que les microscopes optiques, " a expliqué le Dr Hoogenboom, "mais c'est sentir plutôt que voir. L'astuce est d'appuyer assez fort pour sentir la forme et la dureté de l'échantillon, mais pas si fort que vous le cassiez. C'est un processus lent et laborieux, mais cela nous permet de proposer de bien meilleures cartes de petits objets qu'il n'est possible avec d'autres méthodes - même des atomes individuels peuvent être observés de cette façon. Nous l'avons utilisé pour sonder avec succès la membrane qui avait été décollée du noyau des œufs de grenouille, pour révéler la structure des pores."

En plus d'expliquer les propriétés remarquables des pores nucléaires, et le rôle qu'ils jouent dans les formes de vie supérieures, la recherche peut également être prometteuse pour le développement de nouveaux médicaments antiviraux et de meilleurs mécanismes d'administration pour la thérapie génique.

Le Dr Fassati a déclaré:"Certains virus sont capables d'entrer dans le noyau cellulaire en incitant les protéines au centre des pores nucléaires à les laisser entrer. Maintenant que les pores nucléaires sont mieux compris, il peut y avoir des opportunités de développer des médicaments qui empêchent les virus d'entrer de cette manière. Il pourrait également être possible d'améliorer la conception des mécanismes actuels d'administration de la thérapie génique afin de mieux traverser les pores nucléaires et d'acheminer leurs gènes thérapeutiques dans le noyau."