Cartographie haute résolution du ribosome

Seconde après seconde, de nouvelles protéines sont fabriquées dans toutes les cellules de notre corps, ceci dans le cadre du métabolisme tout à fait normal. Les véritables acteurs de ce processus sont les ribosomes, des complexes moléculaires composés de nombreuses unités. Ils lisent l'information codée sur une copie des gènes et assemblent les protéines selon le plan de construction - brique par brique. Il existe deux types de ces ribosomes dans les cellules des humains et des autres mammifères : les ribosomes "normaux", présents en grand nombre dans la cellule, et les ribosomes moins nombreux et de structure différente dans les mitochondries. Il s'agit de compartiments cellulaires également appelés "centrales électriques de la cellule", car ils fournissent l'énergie nécessaire à tous les processus cellulaires.

Elucider en détail la structure tridimensionnelle des ribosomes mitochondriaux n'est pas chose aisée. D'une part, parce que, comme tous les ribosomes, ce sont des molécules relativement grandes et complexes. D'autre part, en raison de leur faible nombre, il est très difficile d'obtenir des ribosomes mitochondriaux sous forme pure. Il y a un an, des chercheurs de l'EPFZ dirigés par Nenad Ban, professeur à l'Institut de biologie moléculaire et de biophysique, et Ruedi Aebersold, professeur à l'Institut de biologie systémique moléculaire, ont réussi à déterminer une structure très détaillée d'une sous-unité des ribosomes mitochondriaux de mammifères - plus précisément de porcs. Dans le cadre d'autres travaux de recherche, qui viennent d'être publiés dans la revue Science, la même équipe vient de déterminer une carte tridimensionnelle de l'ensemble du ribosome mitochondrial des porcs.

Molécule "en action

L'une des particularités de la structure moléculaire qui vient d'être publiée est qu'elle montre le ribosome "en action". Les scientifiques de l'ETH ont ainsi pu cartographier, en plus du ribosome, une molécule qui lui est liée (appelée ARNm) et qui contient les instructions de construction d'une protéine. Deux molécules (appelées ARNt) qui apportent des éléments de construction de protéines au ribsosome ont également été cartographiées.

Les chercheurs sont parvenus à leur but en combinant deux techniques : la cryo-microscopie électronique, qui consiste à congeler brutalement un échantillon avant de l'examiner, et la spectrométrie de masse. Ils ont ainsi pu déterminer la structure tridimensionnelle avec une résolution élevée sans précédent de 3,8 ?ngstr?ms (moins de 0,4 nanomètre). "La cryo-microscopie électronique s'est beaucoup développée ces dernières années, il existe notamment aujourd'hui des caméras de microscopie électronique qui peuvent compenser les minuscules mouvements de l'échantillon qui, autrement, entra?neraient un flou", explique le professeur Ban de l'ETH. Les scientifiques réalisent les expériences de cryo-microscopie électronique au centre de compétences en microscopie de l'ETH Zurich (ScopeM).

Les ribosomes dans les mitochondries possèdent des similitudes avec ceux des bactéries. Conna?tre leur structure exacte est important, entre autres, pour la recherche pharmaceutique. Par exemple, lorsqu'il s'agit de développer des antibiotiques qui attaquent les ribosomes des bactéries et tiennent ainsi les micro-organismes en échec, mais qui n'entra?nent pas d'effets secondaires indésirables dans les mitochondries des humains.