Un phare pour la formation des tissus

Les protéines les plus fréquentes dans notre corps sont les collagènes. Elles représentent environ un tiers de toutes les protéines et se réticulent pour former des fibres stables. La peau, les tendons, le cartilage, les os et les tissus conjonctifs en sont constitués. Des chercheurs de l'ETH Zurich ont désormais développé une molécule composée de plusieurs éléments qui interagit avec le collagène et qui permet de visualiser où les tissus se reforment dans le corps.

La formation de nouvelles fibres de collagène s'intensifie par exemple pendant la cicatrisation des plaies, mais aussi lors de la croissance des tumeurs. Dans le cadre de cette formation, les molécules de collagène filiformes se réticulent pour former des fibres stables. Pour cela, une enzyme appelée LOX est nécessaire. Elle oxyde certains endroits dans les molécules de collagène. Ces sites chimiquement modifiés réagissent ensuite avec leurs homologues sur d'autres brins de collagène et se lient à ceux-ci.

Capteur et peptide fonctionnel

Les chercheurs, dirigés par Helma Wennemers, professeure au Laboratoire de chimie organique de l'ETH Zurich, ont mis au point une molécule de détection à fluorescence inductible. Elle n'est pas fluorescente en soi. Ce n'est qu'après avoir réagi avec l'enzyme LOX qu'elle commence à émettre de la fluorescence. La molécule de détection est donc un marqueur de l'activité de la LOX. Les scientifiques ont ensuite lié cette molécule à un peptide filamenteux court, similaire au collagène. Les chercheurs ont doté ce peptide d'un groupe dit réactif, qui réagit exclusivement avec le collagène oxydé.

En collaboration avec des chercheurs du groupe de Sabine Werner, professeure de biologie cellulaire, les scientifiques ont mené des expériences sur des souris auxquelles ils ont injecté la molécule à plusieurs composants dans la peau, ainsi que des expériences in vitro sur des coupes de tissus. Ils ont ainsi pu montrer : La molécule s'intègre dans les fibres de collagène là où de nouveaux tissus sont en train de se former. Et elle devient fluorescente lorsque la formation de nouveaux tissus démarre et que l'enzyme LOX est produite. "Gr?ce à sa structure modulaire et à ses trois composants - capteur, peptide et groupe réactif - notre système est extrêmement spécifique et précis", explique Matthew Aronoff. Il est Senior Scientist dans le groupe de Wennemer et premier auteur de l'étude.

Pour la cancérologie et la cicatrisation des plaies

?tant donné que lors de la croissance des tumeurs, de nouveaux tissus se forment principalement sur les bords de la tumeur, la nouvelle molécule peut être utilisée pour rendre visibles les bords de la tumeur lors d'examens de biopsies par exemple. "L'une de nos visions est que les chirurgiens puissent un jour utiliser cette molécule directement sur la table d'opération lors de l'ablation d'une tumeur", explique la professeure de l'ETH Wennemers. La molécule indiquerait aux chirurgiens le bord de la tumeur et les aiderait à enlever la tumeur entière.

D'autres applications possibles de la nouvelle molécule marqueur concernent la cicatrisation des plaies, par exemple l'étude de la formation des tissus en principe ou des troubles de la cicatrisation en cas de diabète ou d'autres maladies. Des questions correspondantes doivent également être étudiées dans le cadre du projet multidisciplinaire de recherche sur la peau Skintegrity, auquel l'ETH Zurich participe.

Les scientifiques ont déposé un brevet pour ce système. Ils explorent actuellement différentes possibilités pour le commercialiser ou le développer pour d'autres applications.

Pour ce travail de recherche, publié pour la première fois dans une revue spécialisée, les chercheurs ont re?u l'année dernière le prix Spark de l'ETH Zurich. Plus d'informations dans cette vidéo (en anglais) :