{"id":120702,"date":"2013-06-07T14:38:41","date_gmt":"2013-06-07T17:38:41","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=120702"},"modified":"2018-06-13T16:56:48","modified_gmt":"2018-06-13T19:56:48","slug":"le-facteur-des-cellules","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/le-facteur-des-cellules\/","title":{"rendered":"Le facteur des cellules"},"content":{"rendered":"

Publi\u00e9 en septembre 2007<\/em><\/p>\n

\"Directement

ALEXANDRE E IRINA KERKIS\/INSTITUTO BUTANTAN<\/span>Directement dans le noyau: les cellules en phase de division dans le poumon de la souris deviennent vertes lorsqu\u2019elles produisent la prot\u00e9ine fluorescente dont le g\u00e8ne a transport\u00e9 la crotamineALEXANDRE E IRINA KERKIS\/INSTITUTO BUTANTAN<\/span><\/p><\/div>\n

Expert dans la d\u00e9couverte de personnes talentueuses qu\u2019il laisse travailler en toute libert\u00e9, le chimiste Tetsuo Yamane a form\u00e9 au Br\u00e9sil un groupe de recherche qui a d\u00e9j\u00e0 des ramifications dans d\u2019autres pays et qui, en quelques ann\u00e9es, a identifi\u00e9 les propri\u00e9t\u00e9s tr\u00e8s rares d\u2019une prot\u00e9ine du venin du crotale cascavelle \u2013 un serpent typique des r\u00e9gions arides o\u00f9 pr\u00e9domine une v\u00e9g\u00e9tation x\u00e9rophyle, la Caatinga et le Cerrado. Appel\u00e9e crotamine, cette prot\u00e9ine traverse la membrane cellulaire et transporte des g\u00e8nes ou d\u2019autres mol\u00e9cules, y compris vers le centre des cellules.Mais pas n\u2019importe quelle cellule, seulement celles qui sont en train de se multiplier. C\u2019est la raison pour laquelle cette prot\u00e9ine peut \u00eatre utilis\u00e9e pour diagnostiquer des maladies, pour transporter des m\u00e9dicaments et, \u00e0 en juger par les exp\u00e9rimentations les plus r\u00e9centes, pour d\u00e9truire des tumeurs.<\/p>\n

Aujourd\u2019hui \u00e2g\u00e9 de 76 ans,Yamane est \u00e0 la t\u00eate d\u2019un laboratoire de biotechnologie \u00e0 l\u2019Institut de Recherches \u00c9nerg\u00e9tiques et Nucl\u00e9aires (Ipen) et au Centre de Biotechnologie de l\u2019Amazonie (CBA). Il a commenc\u00e9 \u00e0 mettre en place de nouvelles possibilit\u00e9s d\u2019\u00e9tudes de la crotamine vers 1993, au moment o\u00f9 il songeait \u00e0 rentrer au Br\u00e9sil apr\u00e8s quarante ann\u00e9es pass\u00e9es aux \u00c9tats-Unis. Isol\u00e9e dans les ann\u00e9es 1950 par le biochimiste Jos\u00e9 Moura Gon\u00e7alves, la crotamine avait d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 tr\u00e8s \u00e9tudi\u00e9e en raison de sa capacit\u00e9 \u00e0 paralyser les muscles des rongeurs. Quarante ans plus tard, elle ne semblait plus receler de grands myst\u00e8res.Mais c\u2019\u00e9tait sans compter sur un chimiste, fils de Japonais, dont la hardiesse s\u2019\u00e9tait forg\u00e9e au contact quotidien de scientifiques renomm\u00e9s tels que Richard Feynman et Linus Pauling pendant ses \u00e9tudes de 2e et 3e cycles \u00e0 l\u2019Institut de Technologie de Californie (Caltech). Sa capacit\u00e9 \u00e0 formuler de nouvelles interrogations devint encore plus forte durant ses quasi dix ann\u00e9es de travail aux c\u00f4t\u00e9s des physiciens du Laboratoire Bell, l\u00e0 m\u00eame o\u00f9 furent invent\u00e9s le transistor, le laser, le circuit int\u00e9gr\u00e9 et la communication par satellite. Lorsqu\u2019il fit la connaissance de la crotamine, Yamane intrigu\u00e9 par les doutes sur les m\u00e9canismes alors encore obscurs de l\u2019action de la prot\u00e9ine dans l\u2019organisme et sur les interactions possibles de cette mol\u00e9cule dont la structure fait penser \u00e0 un dragon en laine.<\/p>\n

La crotamine pourrait-elle interf\u00e9rer sur la division des cellules? C\u2019est cette question de Yamane, en poste depuis 1994 \u00e0 l\u2019Institut Butantan et ne travaillant alors qu\u2019avec les biochimistes Gandhi R\u00e1dis- Baptista et \u00c1lvaro Prieto da Silva, qui suscita l\u2019int\u00e9r\u00eat du biologiste cellulaire Alexandre Kerkis et de son \u00e9pouse Irina, biologiste. Tous deux sont Russes et avaient travaill\u00e9 dans l\u2019un des plus grands centres de recherche russe, en Sib\u00e9rie, avant que la pene fragmente la structure de production de la connaissance scientifique. Apr\u00e8s un temps pass\u00e9 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 d\u2019\u00c9tat du Norte Fluminense (Rio de Janeiro), le couple Kerkis vint \u00e0 S\u00e3o Paulo en 1999. Ils entr\u00e8rent \u00e0 l\u2019Institut de Sciences Biom\u00e9dicales (ICB) de l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo (USP) et commenc\u00e8rent \u00e0 \u00e9tudier les cellules souches embryonnaires des souris. C\u2019est alors qu\u2019ils rencontr\u00e8rent Yamane, et ensemble ils d\u00e9couvrirent de nouvelles propri\u00e9t\u00e9s de la toxine qui paraissait pourtant ne plus rien avoir \u00e0 cacher. Ils v\u00e9rifi\u00e8rent que la crotamine, \u00e0 tr\u00e8s petites doses, atteignait en \u00e0 peine cinq minutes le noyau des cellules souches embryonnaires des souris mais aussi celui d\u2019autres types de cellules.<\/p>\n

C\u2019\u00e9tait la premi\u00e8re fois que l\u2019on d\u00e9montrait qu\u2019une prot\u00e9ine jusqu\u2019alors per\u00e7ue seulement comme une toxine jouait \u00e9galement le r\u00f4le de facteur cellulaire: elle traverse la membrane des cellules en phase de division et atteint le noyau, si\u00e8ge des chromosomes. L\u00e0, cette petite prot\u00e9ine adh\u00e8re aux centrom\u00e8res, o\u00f9 les chromosomes dupliqu\u00e9s se maintiennent unis pendant la division cellulaire. Puis, d\u00e8s que les chromosomes se s\u00e9parent en cellules ind\u00e9pendantes la crotamine sort de la cellule et reste dans l\u2019espace intercellulaire, comme si elle attendait un autre moment pour entrer \u00e0 nouveau en action. Publi\u00e9s en juin 2004 dans le FASEB Journal, ces r\u00e9sultats ont ouvert de nouvelles perspectives de recherche et d\u2019utilisation de cette prot\u00e9ine.\u201cNous commen\u00e7ons \u00e0 voir la toxine diff\u00e9remment\u201d, confia Mirian Hayashi, une pharmacologiste qui travailla avec Yamane au Butantan pendant trois ans apr\u00e8s avoir particip\u00e9 \u00e0 trois autres recherches sur le d\u00e9veloppement de m\u00e9dicaments au Japon.<\/p>\n

Contre la douleur et les parasites<\/strong>
\nC\u2019est \u00e9galement au sein du Butantan qu\u2019une autre \u00e9quipe d\u00e9couvrit chez le crotale cascavelle une substance au pouvoir analg\u00e9sique six cent fois sup\u00e9rieur \u00e0
\ncelui de la morphine, et apparemment sans effets secondaires significatifs. Au cours d\u2019une exp\u00e9rimentation r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019USP, le venin du Crotalus durissus terrificus \u2013 qui vit sur les terres du sud et de l\u2019ouest du Br\u00e9sil \u2013 s\u2019est montr\u00e9 plus efficace contre le parasite de la leishmaniose que celui d\u2019autres sous-esp\u00e8ces: une typique de la Caatinga et une autre des r\u00e9gions Sud-Est et Centre-Ouest. Dans les tests sur les cellules et sur les souris, les fractions les plus actives \u00e9taient la gyrotoxine et la crotamine.<\/p>\n

\"Structure

NCBI<\/span>Structure de la crotamine:
composant majoritaire du
venin du crotale cascavelle.NCBI<\/span><\/p><\/div>\n

Composant majoritaire du venin du crotale cascavelle, la crotamine est une petite prot\u00e9ine. Elle ne poss\u00e8de que 42 acides amin\u00e9s, soit presque autant que l\u2019insuline \u2013 l\u2019hormone comprenant 51 acides amin\u00e9s et qui contr\u00f4le la quantit\u00e9 de sucre dans le sang.Mais elle est minuscule si on la compare, par exemple, \u00e0 l\u2019h\u00e9moglobine, prodigieuse mol\u00e9cule comprenant quatre cha\u00eenes de 140 acides amin\u00e9s qui transportent l\u2019oxyg\u00e8ne \u00e0 toutes les cellules du corps. Sa petite taille explique sa capacit\u00e9 \u00e0 traverser facilement la membrane des cellules.Mais comment fait-elle?<\/p>\n

La r\u00e9ponse est la suivante: en s\u2019unissant aux mol\u00e9cules de la surface cellulaire, connues comme prot\u00e9oglycanes d\u2019h\u00e9parane sulfate et qui transitent \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la cellule. Il ne s\u2019agit pas d\u2019une union fortuite.Pour Ivarne Tersariol, biochimiste et professeur de l\u2019Universit\u00e9 F\u00e9 d\u00e9rale de l\u2019\u00c9tat de S\u00e3o Paulo (Unifesp) et de l\u2019Universit\u00e9 de Mogi das Cruzes (UMC),\u201cle moment o\u00f9 les cellules produisent le plus d\u2019h\u00e9parane sulfate se d\u00e9roule durant le cycle reproductif \u201d. Le groupe de chercheurs a d\u00e9montr\u00e9 dans un article publi\u00e9 dans le Journal of Biological Chemistry que l\u2019affinit\u00e9 entre les mol\u00e9cules de crotamine et le prot\u00e9oglycane d\u2019h\u00e9parane sulfate est essentiellement le fruit de forces \u00e9lectrostatiques: la crotamine est une mol\u00e9cule dont la charge \u00e9lectrique est positive, tandis que celle des h\u00e9paranes est n\u00e9gative.<\/p>\n

En fait, la crotamine n\u2019est pas totalement positive: l\u2019un de ses c\u00f4t\u00e9s est \u00e9lectriquement neutre. Cette particularit\u00e9 a augment\u00e9 les perspectives de relier d\u2019autres mol\u00e9cules, aussi bien du c\u00f4t\u00e9 positif que du c\u00f4t\u00e9 neutre.Mais cela n\u2019\u00e9tait encore qu\u2019une th\u00e9orie, tout comme l\u2019hypoth\u00e8se que la crotamine, positive, puisse se lier \u00e0 l\u2019ADN, n\u00e9gatif. Certains indices montraient que cela \u00e9tait possible. Toutefois la crotamine ne pourrait pas s\u2019unir directement \u00e0 l\u2019ADN, sauf au moyen d\u2019une autre prot\u00e9ine conjugu\u00e9e \u00e0 l\u2019ADN.<\/p>\n

Pour lever le doute,Mirian Hayashi conversa avec Vitor Oliveira.Chimiste dipl\u00f4m\u00e9 de l\u2019Universit\u00e9 F\u00e9d\u00e9rale de S\u00e3o Carlos (UFSCar), Oliveira travaillait sur des projets d\u2019analyse de structure de prot\u00e9ines dans une universit\u00e9 priv\u00e9e. Il utilisait \u00e0 l\u2019Unifesp un \u00e9quipement capable d\u2019analyser la mani\u00e8re dont les mol\u00e9cules absorbent les composantes d\u2019un type particulier de lumi\u00e8re. La r\u00e9ponse apparut en cinq minutes, par l\u2019interm\u00e9diaire d\u2019un dessin: oui, la crotamine s\u2019unissait directement \u00e0 l\u2019ADN. Peu de temps plus tard, une exp\u00e9rimentation du groupe d\u00e9montra que la crotamine pourrait de fait transformer une forme d\u2019ADN circulaire, \u00e0 savoir le plasmide dans le noyau des cellules du foie, du poumon et de la moelle osseuse qui se trouvent en multiplication continue. L\u2019ADN \u00e9tranger fonctionna normalement, comme s\u2019il \u00e9tait originaire de l\u00e0, dans une cellule sur quatre: un r\u00e9sultat tout \u00e0 fait notable.<\/p>\n

D\u2019autres r\u00e9sultats montrent que la crotamine para\u00eet \u00eatre li\u00e9e \u00e0 la d\u00e9fense de l\u2019organisme \u2013 et non uniquement le composant d\u2019un venin. Sa structure tridimensionnelle ressemble \u00e0 celle de la b\u00e9ta-d\u00e9fensine, une prot\u00e9ine que l\u2019on trouve dans la salive et dans le mucus (du nez par exemple) des \u00eatres humains et d\u2019autres animaux.\u201cDes mol\u00e9cules comme cellesl\u00e0 font partie des premi\u00e8res d\u00e9fenses des organismes\u201d, note Irina Kerkis. De la m\u00eame mani\u00e8re que les b\u00e9ta-d\u00e9fensines, la crotamine pourrait int\u00e9grer le syst\u00e8me immunitaire inn\u00e9, qui fonctionne intens\u00e9ment durant la gestation et au cours des premiers mois qui suivent la naissance, lorsque l\u2019organisme ne produit pas encore d\u2019anticorps contre les microorganismes. C\u2019est pour cela que les serpents utilisent aussi quelque chose d\u2019eux-m\u00eames \u2013 comme le venin \u2013 mais en grande quantit\u00e9 pour se d\u00e9fendre: la glande du venin est une glande salivaire modifi\u00e9e, rappelle M.Hayashi. N\u00e9anmoins, tous les Crotalus durissus terrificus ne produisent pas de crotamine. Gandhi R\u00e1dis-Baptista a v\u00e9rifi\u00e9 que tous ont un g\u00e8ne responsable de la production de crotamine ; certains des repr\u00e9sentants de cette esp\u00e8ce \u2013 jusqu\u2019\u00e0 1,5 m\u00e8tres de longueur et ais\u00e9ment identifiables de par leur sorte de grelot au bout de la queue \u2013 produisent une prot\u00e9ine \u00e0 la structure similaire. Cette derni\u00e8re s\u2019appelle crotazine, et ses effets sont encore m\u00e9connus.<\/p>\n

R\u00e1dis-Baptista travaille actuellement \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 F\u00e9d\u00e9rale de l\u2019\u00c9tat du Pernambouc. Son parcours para\u00eet ressembler \u00e0 celui des autres participants de cette aventure, dont le destin semble se d\u00e9cliner ainsi: ne pas cr\u00e9er de racines, ou du moins changer de travail pour un autre au challenge encore plus \u00e9lev\u00e9.Mirian Hayashi a quitt\u00e9 le Butantan il y a un an, peu apr\u00e8s Yamane ; d\u00e9sormais elle travaille \u00e0 l\u2019Unifesp comme professeur de pharmacologie. Vitor Oliveira a laiss\u00e9 l\u2019universit\u00e9 priv\u00e9e pour revenir \u00e0 l\u2019Unifesp o\u00f9 il enseigne la biophysique. Irina Kerkis a quitt\u00e9 l\u2019USP au profit du Butantan, tandis qu\u2019Alexandre Kerkis travaille maintenant dans une clinique m\u00e9dicale. F\u00e1bio Nascimento, le biochimiste qui a effectu\u00e9 les exp\u00e9rimentations sur les h\u00e9paranes sulfates, est aujourd\u2019hui dans une entreprise de biotechnologie en Suisse.<\/p>\n

Incertitudes futures
\n<\/strong> M\u00eame distants l\u2019un de l\u2019autre, les chercheurs souhaitent continuer \u00e0 travailler ensemble sur des probl\u00e8mes qu\u2019ils ne parviendraient peut\u00eatre pas \u00e0 r\u00e9soudre seuls. Extraite et adroitement purifi\u00e9e par Eduardo Oliveira \u00e0 l\u2019USP de Ribeir\u00e3o Preto, la crotamine forme des ensembles de deux ou trois unit\u00e9s qui r\u00e9duisent sa capacit\u00e9 de transport de mol\u00e9cules. \u00c9viter la formation de ces agr\u00e9gats peut s\u2019av\u00e9rer plus difficile que la production d\u2019une version synth\u00e9tique de la crotamine, qui \u00e9viterait de d\u00e9pendre de la purification du venin. M\u00eame s\u2019il reste encore beaucoup de travail \u00e0 faire, les chercheurs n\u00e9gocient d\u00e9j\u00e0 avec des entreprises int\u00e9ress\u00e9es par l\u2019utilisation d\u2019extraits de crotamine comme vecteur de g\u00e8nes. En 2004, ils ont sollicit\u00e9 le brevet sur les utilisations potentielles de cette mol\u00e9cule, afin de ne pas r\u00e9p\u00e9ter l\u2019histoire d\u2019autres mol\u00e9cules d\u00e9couvertes par des Br\u00e9siliens mais qui,n\u2019ayant pas \u00e9t\u00e9 brevet\u00e9es ni soutenues par des entreprises, ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9cup\u00e9r\u00e9es par d\u2019autres groupes de recherche. Ils savent que poss\u00e9der un brevet n\u2019est qu\u2019un des pr\u00e9requis pour s\u2019aventurer sur le long chemin du d\u00e9veloppement d\u2019un m\u00e9dicament.<\/p>\n

Plus tard, si les prochains tests en laboratoire confirment le potentiel de la crotamine, le groupe devra relever un autre d\u00e9fi: produire la mol\u00e9cule en plus grande quantit\u00e9 \u2013 \u00e0 une \u00e9chelle pilote, puis \u00e0 une \u00e9chelle industrielle \u2013 de fa\u00e7on \u00e0 faciliter les n\u00e9gociations avec des entreprises ou des institutions pr\u00eates \u00e0 faire les tests finals, avant que la mol\u00e9cule ne devienne un m\u00e9dicament ou un indicateur pour des diagnostics sur le cancer.Yamane conclut:\u201cCeux qui ont de bonnes id\u00e9es peuvent nous contacter.Nous sommes un groupe ouvert\u201d. Il a d\u2019ailleurs r\u00e9ussi \u00e0 attirer d\u2019autres groupes \u2013 d\u2019Allemagne, de Pologne, des \u00c9tats-Unis et du Japon \u2013 pour travailler sur la crotamine. Et d\u2019ajouter, fid\u00e8le \u00e0 la hardiesse qui a marqu\u00e9 sa carri\u00e8re scientifique: \u201cTous peuvent contribuer ; ce n\u2019est qu\u2019ainsi que la science avance. […]. Linus Pauling rappelait toujours qu\u2019en commen\u00e7ant un travail nous devons penser \u00e0 la mani\u00e8re d\u2019y contribuer de fa\u00e7on originale\u201d.<\/p>\n

LE PROJET <\/strong>\u00c9tude du syst\u00e8me de transport effectu\u00e9 par des peptides cationiques MODALIT\u00c9<\/strong> Ligne R\u00e9guli\u00e8re d\u2019Aide \u00e0 la Recherche COORDONNATEUR<\/strong>
\nTETSUO YAMANE \u2013 IPEN INVESTISSEMENT<\/strong> 65 649,56 r\u00e9aux (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Le facteur des cellules","protected":false},"author":17,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1180],"tags":[],"coauthors":[5968],"class_list":["post-120702","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sciences"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/120702","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/17"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=120702"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/120702\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=120702"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=120702"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=120702"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=120702"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}