Une découverte par des biophysiciens canadiens et américains promet d’améliorer notre connaissance des canaux ioniques, de petites « nanomachines » ou « nanovalves » présentes dans notre corps et dont le dérèglement peut entraîner des maladies génétiques qui s’attaquent aux muscles, au système nerveux central et au cœur.

Selon une étude publiée dans le dernier numéro de la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), des chercheurs de l’Université de Montréal et de l’Université de Chicago ont mis au point une méthode unique pour détecter le mouvement de chacune des protéines qui contrôlent l’échange ionique entre les cellules et leur environnement.

Ces protéines s’ouvrent et se ferment un peu comme un iris de caméra, contrôlant ainsi le mouvement des ions entre les cellules et leur environnement, lequel rend possible la transmission des signaux électriques le long des cellules nerveuses.

Ces valves sont environ un million de fois plus petites que la pupille de l’œil humain. La nouvelle technique permettra aux scientifiques de mesurer un canal ionique à la fois, et d’étudier les modes de communication de différentes parties des canaux ioniques entre elles.

L’équipe de recherche est dirigée par le professeur Rikard Blunck, qui a été recruté par le Département de physique de l’Université de Montréal depuis l’Université de Californie à Los Angeles pour devenir titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les mécanismes moléculaires des protéines membranaires. Elle inclut également Hugo McGuire, étudiant à la maîtrise à l’Université de Montréal, ainsi que des collaborateurs de l’Université de Chicago, Francisco Bezanilla et H. Clark Hyde.

« Notre découverte fera progresser la connaissance de base des canaux ioniques. Ces protéines membranaires représentent une cible de choix pour les médicaments, puisqu’elles jouent un rôle central dans tout le corps et que les mutations de leurs gènes sont à l’origine de nombreuses maladies génétiques graves », explique le Dr Blunck, aussi membre du Groupe d'étude des protéines membranaires, un groupe de chercheurs multidisciplinaire qui étudie les fonctions des protéines et leur rôle dans les systèmes physiologiques.

Structure et mouvement des canaux ioniques

Cette étude est importante puisque de nombreux chercheurs en biophysique travaillent à mieux comprendre la structure et le mouvement des canaux ioniques, le mauvais fonctionnement de ces canaux étant en cause dans un certain nombre de maladies. Dans le cadre de cette étude, l’équipe a étudié des canaux potassiques constitués de quatre sous-unités identiques, qui forment dans la membrane un pore qui s’ouvre et se ferme de façon à permettre ou bloquer la conduction ionique.

Les chercheurs ont ainsi mis un terme à un long débat dans le domaine : les quatre sous-unités d’un canal K+ fonctionnent-elles de manière indépendante ou de concert? Pour répondre à cette question, les physiciens ont développer une technique de spectroscopie de fluorescence qui permet de distinguer les sous-unités et, pour la première fois, de suivre le mouvement de chacune des quatre sous-unités, une information qui était perdue avec l'ancienne technique. Ils ont découvert que les quatre molécules agissent ensemble, ce qui explique pourquoi on ne distingue pas d’étapes intermédiaires lorsque l’on mesure le courant électrique au cours d’expériences électrophysiologiques.

À propos de l’étude

Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Science (PNAS). Référence : Blunck R., McGuire H., Hyde H.C., Bezanilla F., “Fluorescence detection of the movement of single KcsA subunits reveals cooperativity.”

Pour de plus amples renseignements :

Rikard Blunck
Téléphone : 514-343-7960
Courriel : rikard.blunck@umontreal.ca