Activité des gènes dans un tube à essai
Une image précise de l'activité des gènes peut être la clé du développement de nouvelles thérapies ciblées
Pour rechercher les causes des maladies et mettre au point de nouveaux traitements, il est absolument indispensable de connaître précisément les fondements génétiques. Des chercheurs de Würzburg ont mis au point une nouvelle technique à cette fin.
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Les processus pathologiques se caractérisent généralement par une modification de l'activité des gènes dans les cellules concernées. L'obtention d'une image précise de l'activité des gènes peut donc être la clé du développement de nouvelles thérapies ciblées. L'examen des gènes et des processus qu'ils déclenchent permet également de vérifier si ces thérapies fonctionnent comme nous le souhaitons.
Il n'est donc pas étonnant que la recherche se concentre sur des méthodes et des techniques qui fournissent des informations détaillées sur l'activité génétique des cellules individuelles. Une équipe de recherche de l'université de Würzburg (JMU) vient de mettre au point une technique qui constitue une amélioration significative des méthodes utilisées jusqu'à présent. Des scientifiques de l'Institut de biologie moléculaire des infections (IMIB) et de l'Institut Helmholtz de recherche sur les infections à base d'ARN (HIRI) y ont participé. Ils ont présenté les résultats de leurs travaux dans le numéro actuel de la revue Nucleic Acids Research.
Analyse d'un transcriptome synthétique
"Nous avons mis au point une technique qui peut être utilisée pour analyser le paysage traductionnel d'un transcriptome synthétique entièrement personnalisable, en d'autres termes, un transcriptome extérieur à la cellule", explique Jörg Vogel pour expliquer le résultat central de l'étude. M. Vogel dirige l'Institut de biologie moléculaire des infections de la JMU et est également le directeur de HIRI ainsi que l'auteur principal de l'étude. La nouvelle technique a reçu le nom scientifique d'INRI-seq, abréviation de Ribo-seq in vitro.
Un transcriptome est une collection de tous les gènes qui sont actifs dans une cellule à un moment donné. Il est constitué de la somme des ARNm existants - les transporteurs des plans des protéines du noyau cellulaire aux ribosomes. Les ribosomes sont les "usines à protéines" de la cellule ; c'est là qu'a lieu la traduction de la séquence de nucléotides de l'ARNm en séquence d'acides aminés d'une protéine.
Perfectionnement des méthodes comparables
En principe, INRI-seq est un raffinement de méthodes comparables qui poursuivent le même objectif mais fournissent des résultats moins précis ou présentent d'autres inconvénients. Par exemple, le séquençage de l'ARN (RNA-seq) détermine la concentration d'ARNm dans les cellules, ce qui permet de tirer des conclusions sur leurs gènes actifs. Toutefois, l'abondance finale des protéines n'est pas toujours en corrélation avec les concentrations respectives d'ARNm.
Une technique plus précise est le profilage des ribosomes (Ribo-seq). Au cours des dix dernières années, cette technique est devenue l'une des principales méthodes pour mesurer directement la synthèse des protéines à l'échelle du transcriptome. "Si Ribo-seq a considérablement fait progresser l'étude des processus liés à la traduction, la méthode n'est pas sans limites", explique Jörg Vogel.
Les nombreuses limites de Ribo-seq
Par exemple, il est très difficile de détecter les gènes faiblement exprimés avec Ribo-seq, ce qui empêche l'enregistrement de nombreux gènes dans les modèles d'étude courants. De même, une étude Ribo-seq de microbes provenant d'habitats écologiques importants tels que l'intestin humain est difficile, car beaucoup d'entre eux ne peuvent pas être cultivés en laboratoire.
Un autre défaut, comme l'explique Vogel, est le fait que "sur le plan mécaniste, les études basées sur Ribo-seq des molécules affectant la traduction, comme les antibiotiques spéciaux, peuvent être entravées par les réponses cellulaires". Comme Ribo-seq est réalisé sur des cellules vivantes, il peut être difficile de distinguer les effets directs et indirects sur la traduction.
Pour surmonter certaines de ces limites, les scientifiques de Würzburg ont développé INRI-seq pour l'étude globale de la traduction dans un environnement sans cellules. INRI-seq utilise un système de traduction in vitro disponible dans le commerce, combiné à un transcriptome entièrement personnalisable, synthétisé in vitro, qui permet un meilleur contrôle des niveaux d'ARNm individuels. "Avec INRI-seq, par exemple, il n'est plus nécessaire que les substances modulant la traduction traversent les membranes cellulaires ou que les ribosomes soient extraits d'un grand nombre de cellules vivantes", explique M. Vogel, en soulignant les avantages de la technique. "Il faut aussi beaucoup moins de la substance souvent coûteuse que l'on veut étudier, comme un nouvel antibiotique qui ne peut être produit qu'à petite échelle. INRI-seq permet donc également de gagner du temps et de l'argent."
Un taux de réussite plus élevé dans l'expérience
L'équipe de recherche a démontré le bon fonctionnement du système en utilisant un transcriptome généré synthétiquement de la bactérie Escherichia coli. Par rapport à une étude techniquement similaire sur des cellules vivantes, INRI-seq a identifié près de quatre fois plus de sites où les processus de traduction sont initiés, ce qui démontre sa grande sensibilité.
Par conséquent, Vogel et son équipe ne doutent pas que "INRI-seq présente un grand potentiel en tant que méthode alternative pour l'étude des processus de traduction et donc aussi des substances qui peuvent influencer ces processus".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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