Nos travaux

Au sein de notre association nous étudions divers mécanismes biologiques d'importance fondamentale :

- Une réaction au sein d'une protéine, l'ANT, insérée dans la membrane interne d'un organite appelé mitochondrie (l'usine produisant l'énergie chimique des cellules). L'ANT va, par une réaction d'oxydation entre deux de ses acides aminés (formation d'un pont cystine), médiée par une réaction avec une petite molécule appelée glutathion, changer de conformation (sa structure dans l'espace). Ceci va induire un phénomène en cascade aboutissant au suicide de la cellule, ou apoptose (mort cellulaire programmée). Mieux comprendre le fonctionnement de cette protéine à l'origine de l'apoptose permettra de la cibler par des molécules médicament de façon à provoquer uniquement la mort des cellules cancéreuses.

- La réaction entre une molécule hautement carcinogène, le benzopyrène (sous sa forme époxydée), et une base de l'ADN. Le benzopyrène est présent dans la fumée de cigarettes ou les gaz d'échappement des moteurs diesel, et en attaquant une base de l'ADN, la guanine, va conduire au cancer des poumons en provoquant des mutations dans certains gènes. Des chercheurs ont démontré que lorsque la base voisine de la guanine, la cytosine, possède un groupement méthyle (-CH₃), la guanine va fixer beaucoup mieux la molécule carcinogène. Il est fondamental de bien comprendre l'origine de cette différence de réactivité. L'application des outils de la chimie quantique pour l'étude du cancer est une approche fondamentalement novatrice dans le monde de la recherche. Nous possédons cette expérience et l'élucidation de ce mécanisme permettra de mieux appréhender l'origine d'un cancer des poumons.

- La mécanistique des canaux ioniques. Un canal ionique est une protéine insérée dans la membrane biologique d'une cellule. Il permet de transporter d'un côté de la membrane à l'autre (par exemple du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire) un ion de façon sélective et extrêmement performante. Nous étudions plus particulièrement le canal à potassium (K⁺) dit voltage-dépendant, car son fonctionnement dépend de la différence de potentiel existant de part et d'autre de la membrane. Un modèle de ce canal, dont la structure a été résolue par Roderick MacKinnon (prix Nobel de Chimie 2003), est celui d'une bactérie, Streptomyces lividans, le KcsA. Dans certaines pathologies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, la perte neuronale découlant de l'apoptose des neurones est importante puisqu'elle peut toucher jusqu'à 50 % des neurones dans certaines aires cérébrales. Or il a été montré que tout comme le calcium, un exode massif de potassium peut provoquer le phénomène de mort cellulaire programmée. Une action sur les canaux à potassium peut donc constituer une stratégie thérapeutique pour ralentir la dégénérescence neuronale.

- Le repliement des protéines (cliquer pour voir une simulation du repliement de la protéine NTL9) est le Saint Graal de la biologie moderne. Tout comme le code génétique (un triplet de bases de l'ADN code pour un acide aminé), un code se dissimule dans la séquence qui définit l'enchaînement des acides aminés (les briques élémentaires) des protéines. De cette séquence, dite primaire (I), va dépendre la structure spatiale de la protéine lorsqu'elle se sera repliée sur elle-même, partant d'une conformation initiale désordonnée. La conformation tridimensionnelle finale précise et unique correspondra à la protéine active, fonctionnelle. Nous nous attelons à préciser le rôle des charges électroniques partielles (fractions de la charge d'un électron, dépendant de la nature de l'atome et de la géométrie de la chaîne d'acides aminés) pour la dynamique du repliement, ainsi que de préciser un modèle thermodynamique de dépliement/repliement pour une protéine particulière. Tout pas réalisé dans le sens d'une meilleure compréhension du mécanisme de repliement des protéines est d'une importance fondamentale. En effet, la seule façon d'accéder à la structure 3D d'une protéine est de la cristalliser (ce qui peut parfois prendre des années ou se révéler impossible, particulièrement pour les protéines membranaires) et de la caractériser par diffraction aux rayons X, ou d'effectuer une étude par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) en solution, ce qui est long et difficile. Les modèles actuels ne permettent pas une prédiction fine. Le génome humain a été décrypté, mais on est loin de connaître les structures des protéines codées par tous les gènes, et donc leur fonction. De plus, il est aisé de synthétiser une séquence protéique donnée, et la connaissance du lien séquence I/structure 3D permettrait de concevoir de nombreux médicaments.