Une nouvelle méthode permettant de trouver plus facilement des enzymes utiles
Les enzymes sont des protéines présentes dans les cellules qui sont utilisées commercialement pour contrôler et accélérer les réactions, dans le but d’obtenir rapidement et précisément les produits finaux souhaités. Qu’il s’agisse de produits pharmaceutiques, de biocarburants, d’aliments et de boissons ou de biens de consommation, elles sont précieuses car elles contribuent à la rentabilité économique, à la réduction de la toxicité et à la durabilité des processus industriels.
Recherche d’enzymes d’utilité industrielle dans la nature
Si la découverte d’enzymes ne cesse de progresser, les trouver n’est toutefois pas chose aisée. La découverte d’une nouvelle enzyme dans un environnement naturel implique d’abord d’identifier un endroit où sont susceptibles de vivre les microbes qui ont besoin de cette enzyme. Une équipe de chercheurs, soutenue en partie par les projets METAFLUIDICS et PicoCB financés par l’UE, a mis au point une nouvelle technique d’ouverture des cellules qui pourrait faciliter cette recherche. Les résultats ont été publiés dans la revue «ACS Synthetic Biology». La méthode conserve plusieurs cellules intactes, ce qui permet de les récupérer et de les examiner plus en détail. Il s’agit d’une étape importante dans le criblage des enzymes bénéfiques. Les enzymes interviennent à chaque étape de la réplication de l’ADN. «Il est facile de collecter de l’ADN, de le cloner et de l’introduire dans ces micro-organismes», explique l’auteur correspondant, Rahmi Lale, biologiste de synthèse à l’université norvégienne des sciences et technologies, partenaire du projet METAFLUIDICS, dans un article publié sur le site web «Phys.org». «Mais tout d’un coup, vous vous retrouvez avec des centaines de millions de cellules différentes. Chacune d’entre elles porte quelque chose d’unique, mais vous ne savez pas lesquelles portent les choses qui vous intéressent.»
Du criblage au contrôle des trous
Les chercheurs ont utilisé la microfluidique – la science de la manipulation et du contrôle de très petites quantités de fluides – pour cribler les microbes 10 000 fois plus vite que ne le permettaient les techniques précédentes. Les microbes sont confinés dans des gouttelettes d’eau qui reposent dans un fluide porteur à base d’huile. Il convient cependant d’ouvrir les cellules pour les tester, la majorité des enzymes potentiellement utiles étant fabriquées dans ces microbes. Le système perce intentionnellement la membrane d’une cellule, de sorte que son contenu se répand dans son environnement. Il est alors possible de contrôler l’existence du type d’enzyme recherché par les scientifiques. «Nous avons un substrat qui attend que l’enzyme vienne interagir avec lui», explique le Dr Lale. Une correspondance positive déclenchera une réaction. Grâce à ce nouveau système, l’équipe peut délibérément laisser certaines cellules intactes afin de pouvoir les récupérer par la suite. «Étant donné que nous pouvons contrôler le nombre de trous que nous introduisons, nous pouvons également contrôler le nombre de cellules qui meurent. Nous ne les tuons pas toutes, et c’est important.» Rahmi Lale explique: «Si quelque chose d’intéressant se produit dans une gouttelette particulière, nous pouvons la récupérer. Grâce à la rapidité de croissance des cellules, nous pouvons prendre la gouttelette, la mettre dans un milieu de croissance et, le lendemain, disposer à nouveau d’un milliard de cellules. Récupérer l’ADN devient alors une tâche très simple.» Les chercheurs collaborent à présent avec le coordinateur du projet PicoCB, l’université de Cambridge, au Royaume-Uni. Ils souhaitent utiliser le système pour effectuer des recherches dans des échantillons d’ADN environnemental provenant de divers endroits. Cela pourrait déboucher sur la découverte d’enzymes fascinantes. Le projet METAFLUIDICS (Advanced toolbox for rapid and cost-effective functional metagenomic screening - microbiology meets microfluidics.) a pris fin en novembre 2020. PicoCB (Exploring the Chemical Biology of Sequence Space via Picoliter Droplets) s’achèvera en septembre 2022. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet METAFLUIDICS projet PicoCB
Mots‑clés
METAFLUIDICS, PicoCB, enzyme, processus industriel, cellule, microfluidique, microbe, gouttelette
