La Vrije Universiteit Brussel (VUB) a inauguré aujourd'hui un microscope cryo-électronique de pointe, unique en Europe. Ce dispositif novateur devrait accélérer les découvertes pharmaceutiques et raccourcir les délais de développement de nouveaux médicaments.
La cryo-microscopie électronique (cryo-EM) ouvre une nouvelle ère en biologie structurale. Au-delà de la composition des biomolécules complexes comme les protéines, déjà bien connue, l'accent est mis sur leur structure spatiale tridimensionnelle. C'est cette conformation 3D qui détermine le fonctionnement des protéines et leur interaction avec d'autres molécules.
« Vous seriez surpris de constater combien nous en savons peu sur les médicaments que nous utilisons », explique Jan Steyaert, du département de biologie structurale, une collaboration entre la VUB et l'Institut flamand de biotechnologie (VIB). « Prenez le diazépam, principe actif du Valium. Depuis des décennies, on sait qu'il cible une protéine réceptrice, mais on ignorait précisément où et comment il s'y lie. »
Cela illustre les méthodes traditionnelles de recherche pharmaceutique, basées sur un fort taux d'essais-erreurs, d'où le terme de « découverte de médicaments ». Grâce aux avancées de la biologie structurale, cette approche évolue : il devient possible de cibler précisément les protéines. Selon Steyaert : « Cela booste les chances de succès et réduit les délais de développement des thérapies. »
Jusqu'à récemment, la cristallographie aux rayons X était la seule option pour visualiser les structures protéiques, nécessitant une cristallisation difficile pour de nombreuses protéines humaines, animales ou bactériennes.
En cryo-EM, un échantillon de protéines purifiées est congelé dans une fine couche de glace à -180 °C et observé sous un microscope ultrasensible. L'échantillon contient des millions de copies de la protéine, chacune dans une orientation aléatoire.
« Les électrons traversent la structure moléculaire et sont détectés individuellement lors de collisions avec les atomes, produisant des projections 2D », précise Steyaert. « Bien que la résolution individuelle soit faible, des milliers d'images par orientation sont combinées par ordinateur pour générer des vues 2D haute résolution, puis une modélisation 3D complète. »
Ce cryo-EM de dernière génération est le deuxième au monde après celui du Japon, positionnant la VUB comme un hub mondial. « Il fonctionnera 24h/24, 7j/7 : 70 % du temps pour nous, le reste pour d'autres chercheurs flamands, européens et l'industrie », ajoute Steyaert.
Les pionniers de la cryo-EM, Jacques Dubochet, Joachim Frank et Richard Henderson, ont reçu le Nobel de chimie 2017 pour leurs travaux ayant révolutionné l'étude des protéines en action.
