Les chercheurs ont créé une nouvelle sonde fluorogène pour éclairer les interactions entre les sucres et les protéines, essentielles à la compréhension de divers processus biologiques et maladies.
Des chercheurs du Département de chimie de l’Université de Montréal ont créé une sonde fluorogène innovante pour analyser les interactions entre les sucres et les protéines, deux familles de biomolécules essentielles à la vie.
Les découvertes du professeur Samy Cecioni et de ses étudiants, qui ouvrent la porte à un large éventail d’applications, ont été récemment publiées dans la prestigieuse revue européenne Chimie modifiée.
Présent dans toutes les cellules vivantes
Le sucre est omniprésent dans nos vies, présent dans presque tous les aliments que nous consommons. Mais l’importance de ces glucides simples s’étend bien au-delà des desserts savoureux. Les sucres sont essentiels à pratiquement tous les processus biologiques des organismes vivants et il existe une grande diversité de molécules de sucre naturelles.
« Toutes les cellules qui composent les organismes vivants sont recouvertes d’une couche de molécules à base de sucre appelées glycanes », a déclaré Cecioni. « Les sucres sont donc en première ligne dans presque tous les processus physiologiques et jouent un rôle fondamental dans le maintien de la santé et la prévention des maladies. »
Graphique « serrure et clé » fluorogène. Crédit : Laboratoire Cecioni
« Pendant longtemps, ajoute-t-il, les scientifiques ont cru que les sucres complexes présents à la surface des cellules étaient simplement décoratifs. Mais on sait désormais que ces sucres interagissent avec de nombreux autres types de molécules, notamment avec les lectines, une grande famille de protéines.
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Comme les sucres, les lectines se retrouvent dans tous les organismes vivants. Ces protéines ont la capacité unique de reconnaître et de s’attacher temporairement aux sucres. De telles interactions se produisent dans de nombreux processus biologiques, par exemple lors de la réponse immunitaire déclenchée par une infection.
Les lectines attirent beaucoup d’attention ces jours-ci. En effet, les scientifiques ont découvert que le phénomène de « collage » des lectines sur les sucres joue un rôle clé dans l’apparition de nombreuses maladies.
« Plus nous étudions les interactions entre les sucres et les lectines, plus nous réalisons à quel point ils sont importants dans les processus pathologiques », a déclaré Cecioni. « Des études ont montré comment de telles interactions sont impliquées dans les bactéries colonisant nos poumons, les virus envahissant nos cellules, et même les cellules cancéreuses trompant notre système immunitaire en lui faisant croire qu’elles sont des cellules saines. »
Difficile à détecter… jusqu’à présent
Il reste encore de nombreuses pièces manquantes dans le puzzle de la façon dont se déroulent les interactions entre les sucres et les lectines, car elles sont très difficiles à étudier. En effet, ces interactions sont transitoires et faibles, ce qui fait de leur détection un véritable défi.
Deux des étudiants de Cecioni, la candidate à la maîtrise Cécile Bousch et le doctorat. le candidat Brandon Vreulz, a eu l’idée d’utiliser la lumière pour détecter ces interactions. Les trois chercheurs se sont mis au travail pour créer une sorte de sonde chimique capable de « figer » la rencontre entre sucre et lectine et de la rendre visible par fluorescence.
L’interaction entre le sucre et la lectine peut être décrite à l’aide d’une relation « verrou et clé », où la « clé » est le sucre et le « verrou » est la lectine. Les chimistes ont déjà créé des molécules capables de bloquer cette interaction clé-clé, et peuvent désormais identifier exactement quels sucres se lient aux lectines d’un grand intérêt pour la santé humaine.
« Notre idée était d’étiqueter les molécules de sucre avec un chromophore, un produit chimique qui donne sa couleur à une molécule », a expliqué Cecioni. « Le chromophore est en réalité fluorogène, ce qui signifie qu’il peut devenir fluorescent si la liaison du sucre avec la lectine est efficacement capturée. Les scientifiques peuvent alors étudier les mécanismes qui sous-tendent ces interactions et les perturbations qui peuvent en résulter. »
Cecioni et ses étudiants sont convaincus que leur technique peut être utilisée avec d’autres types de molécules. Il pourrait même être possible de contrôler la couleur des nouvelles sondes marquées par fluorescence créées.
En permettant de visualiser les interactions entre molécules, cette découverte offre aux chercheurs un nouvel outil précieux pour étudier les interactions biologiques, dont plusieurs sont essentielles à la santé humaine.
