Un nouveau capteur offre des informations sur la biologie du zinc
Des chercheurs financés par l'UE ont mis au point un capteur qui leur permet de mesurer la concentration de zinc à l'intérieur des cellules. Les résultats devraient conduire à une meilleure compréhension des maladies dans lesquelles le zinc est impliqué, telles que le diabète et la maladie d'Alzheimer. L'étude, menée par des scientifiques des Pays-Bas et du Royaume-Uni, est publiée en ligne par la revue Nature Methods. Le soutien de l'UE pour les travaux est accordé par le projet SAVEBETA («Molecular pathways underlying decreased beta cell mass in diabetes mellitus»), qui est financé au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie au service de la santé» du sixième programme-cadre (6e PC). Le zinc est impliqué dans de nombreux processus du corps humain, dont la transmission des signaux nerveux. Environ 5% des protéines produites par le corps sont impliquées dans le transport du zinc. En même temps, le zinc semble jouer un rôle dans de nombreuses maladies, dont le diabète de type 2. Nous savons que le zinc est toxique en trop grande quantité, mais nous ignorons comment notre organisme maintient la quantité voulue de zinc dans les cellules. «Par rapport à d'autres métaux comme le calcium ou le sodium, relativement peu d'études biologiques ont été menées sur le zinc, en partie car nous n'avions pas jusqu'à présent les outils pour mesurer sa présence avec exactitude», affirme le professeur Guy Rutter du département de médecine de l'Imperial College London, au Royaume-Uni. «Le zinc est très important pour l'organisme - les études ont montré qu'il joue un rôle à divers niveaux, dont les muscles et le cerveau.» Les capteurs actuels utilisés pour mesurer la quantité de zinc dans les cellules sont souvent inexacts, ne détectent pas les concentrations les plus faibles et ne font pas la différence entre les concentrations dans différentes parties de la cellule. Dans cette étude, les chercheurs présentent un nouveau capteur basé sur le transfert d'énergie entre molécules fluorescentes par résonance de type Förster (ou FRET, pour fluorescence resonance energy transfer). Le capteur se compose de deux variantes d'une protéine de méduse: une cyan et une jaune. L'équipe a modifié la protéine de telle façon que la lumière reçue par la variante cyan soit transférée à la variante jaune, qui émet une lumière jaune. Lorsqu'un ion de zinc adhère au capteur, les protéines fluorescentes sont écartées et la transmission de la lumière entre elles s'affaiblit. Les scientifiques ont utilisé un microscope à fluorescence afin de détecter les longueurs d'ondes de lumière émises par les protéines. Ils ont ainsi pu localiser les parties de la cellule où la concentration en zinc est plus élevée. L'équipe a testé son nouveau dispositif sur les cellules bêta du pancréas. L'insuline est produite dans ces cellules, et l'on sait que le zinc est impliqué dans sa maturation. Le gène qui contrôle ce processus est souvent défectueux chez les personnes atteintes de diabète de type 2. Le nouvel instrument a révélé un taux de zinc beaucoup plus élevé dans les granules des structures cellulaires où l'insuline est présente. «Il est impressionnant de constater que la concentration cellulaire de zinc est maintenue exactement autour de 400 picomoles par litre. À concentration élevée, le zinc est très toxique pour la cellule, mais cet ion métallique est essentiel à de nombreuses enzymes et toutes sortes d'autres processus cellulaires», affirme Maarten Merkx de l'université technologique d'Eindhoven aux Pays-Bas. Les scientifiques comptent poursuivre la mise au point de leur capteur afin d'étudier le zinc dans une souris vivante et de voir comment le zinc circule dans les différents tissus. «À l'aide de notre dispositif moléculaire de mesure, nous pouvons désormais mesurer avec une grande exactitude la concentration de zinc dans les cellules, et voir sa répartition dans la cellule», a affirmé le professeur Rutter. «Cette sorte d'information nous permettra de voir ce qu'il se passe dans les différents tissus, par exemple dans le cerveau lors de la maladie d'Alzheimer, où nous supposons que le zinc est également impliqué. Nous espérons que ce nouveau capteur permettra aux chercheurs d'en apprendre davantage quant aux maladies liées au zinc et éventuellement d'identifier de nouveaux moyens de traitement.»
Pays
Pays-Bas, Royaume-Uni