Suivre les molécules à la vitesse d'un turbo
Des chercheurs conçoivent une méthode pour accélérer l'observation des processus microbiologiques à haut débit
L'observation des micro-organismes et de leurs composants cellulaires est essentielle pour comprendre les processus fondamentaux qui se déroulent à l'intérieur des cellules et, par conséquent, pour mettre au point de nouveaux traitements médicaux. Des microbiologistes et des biophysiciens de l'université de Bonn ont mis au point une méthode qui rend le processus d'observation des molécules à haut débit cinq fois plus rapide, ce qui permet de mieux comprendre des fonctions cellulaires jusqu'alors inconnues. Les résultats ont été publiés dans Nature Methods.
Si notre peau est exposée trop longtemps aux rayons UV, par exemple ceux du soleil, cela peut provoquer des mutations dans notre ADN, ce qui peut potentiellement conduire à un cancer. Le corps humain dispose toutefois d'un mécanisme de défense qu'il peut mettre en œuvre. "Les dommages causés à notre ADN activent des molécules qui le réparent rapidement, idéalement avant que la cellule ne se divise et que les dommages ne se propagent", explique Koen Martens, de l'Institut de microbiologie et de biotechnologie de l'université de Bonn. Pourtant, personne ne sait exactement à quelle vitesse cette fonction de réparation cellulaire fonctionne, ce que Koen Martens veut maintenant découvrir.
Mais c'est plus facile à dire qu'à faire, car les méthodes utilisées jusqu'à présent ne sont pas assez puissantes pour suivre les molécules individuelles avec précision. "Le suivi des particules individuelles consiste à marquer la molécule avec de la lumière fluorescente, ce qui en fait une sorte d'ampoule", explique Koen Martens. "Nous prenons ensuite des centaines de photos par seconde à l'aide d'un microscope à haute résolution. Notre "ampoule" éclaire la molécule dans l'obscurité de la cellule, ce qui nous permet de l'observer et de suivre son mouvement dans le temps. Nous pouvons ainsi mesurer sa diffusion et son interaction avec d'autres composants cellulaires". En observant les espaces entre les molécules et les distances parcourues par une molécule unique d'une photographie à l'autre, les chercheurs peuvent déterminer si les particules se déplacent librement à l'intérieur de la cellule ou si elles interagissent avec d'autres molécules. En ce qui concerne la réparation de l'ADN, cela indique quand les enzymes effectuent leur travail de réparation - c'est-à-dire quand elles interagissent avec l'ADN - et quand elles sont "inactives", c'est-à-dire qu'elles se diffusent librement à l'intérieur de la cellule.
Cette méthode présente toutefois un inconvénient : "Il est difficile de suivre plusieurs molécules en même temps", explique Martens. "Lorsque leurs trajectoires se croisent ou qu'elles sont trop proches l'une de l'autre, on obtient en fait la fusion de deux ampoules. Il est alors impossible d'identifier leurs mouvements". Jusqu'à présent, les microbiologistes ont donc dû étudier les molécules l'une après l'autre, un processus trop long pour observer les molécules de réparation de l'ADN "au travail". En fait, le suivi d'une seule particule prend actuellement plus de temps que le processus de réparation lui-même.
Pour résoudre ce problème, Koen Martens a créé un logiciel permettant d'accélérer le processus à haut débit. TARDIS (abréviation de "temporal analysis of relative distances") effectue une analyse globale des distances entre les emplacements, c'est-à-dire les positions de la molécule sur les différentes photographies, avec des décalages temporels croissants. Au lieu de se concentrer sur des points individuels comme auparavant, il examine toute la séquence des mouvements à l'intérieur de la cellule et scrute donc toutes les molécules simultanément. "Avec TARDIS, le processus de mesure est au moins cinq fois plus rapide, sans perte d'informations", se réjouit Martens.
Cela signifie qu'il peut maintenant se consacrer à la partie restante de son projet de recherche, en utilisant TARDIS pour étudier plus en détail les processus impliqués dans la réparation de l'ADN. "Je suis particulièrement intéressé par l'étude de la facilité ou de la difficulté de réparation de certains types de dommages et de la gravité des dommages causés à l'ADN par une dose spécifique de rayons UV ou de produits chimiques.
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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