Déchiffrer La structure tridimensionnelle

Déchiffrer La structure tridimensionnelle de la Guanilate Cyclase Soluble, une enzyme impliquée dans la diminution de la pression artérielle.

Chaque semaine au laboratoire de Pharmacotoxicologie et Biologie Structurale de l'UFR Biomédicale des Saints Pères, ce sont plus de 20 litres de bactérie Escherichia Coli qui sont préparés, puis « digérés », pour pouvoir en extraire quelques milligrammes de protéines, dont de précieux fragments de Guanilate Cyclase Soluble (sGC). Les fragments de cette enzyme sont ensuite purifiés et transformés en cristaux qui seront passés au crible des rayons X sur les Synchrotrons de Saclay ou de Grenoble, afin d'en étudier la structure tridimensionnelle.

Le laboratoire est dirigé par Pierre Nioche, maitre de conférence à l'Université Paris Descartes, détenteur d'une Chaire de partenariat INSERM-Université depuis 2009. Depuis plusieurs années le biophysicien étudie l'organisation spatiale très complexe de la sGC, enzyme qui intervient dans la voie de signalisation de l'oxyde nitrique. L'oxyde nitrique est un gaz synthétisé chez l'homme en faible quantité, qui agit par l'intermédiaire de la sGC sur la dilatation des vaisseaux, induisant une diminution de la pression artérielle.

« Si nous arrivons à décrypter l'architecture de la sGC, cela nous donnera des clés supplémentaires sur son fonctionnement, et à partir de là on pourra tenter d'élaborer des médicaments qui agissent à son niveau pour diminuer la pression artérielle chez des patients atteints d'hypertension », explique Pierre Nioche. Il n'existe actuellement aucune molécule de synthèse sur le marché du médicament qui agit sur la sGC.

Afin d'accélérer la phase de préparation des échantillons, l'équipe a récemment été doté de matériel perfectionné permettant de doubler, voire de tripler son rendement. Grâce à un financement CODDIM, les chercheurs ont obtenus deux agitateurs thermostatés qui permettent la multiplication des bactéries dans des conditions sans cesse contrôlées. Désormais l'équipe possède aussi sa propre centrifugeuse, qui offre la possibilité de récupérer les bactéries de six litres de solution en dix minutes.

« Vous ne pouvez pas imaginer comme cela accélère nos recherches, la vie des chercheurs qui travaillent ici a changé. Avant nous devions faire des allers-retours incessants entre les étages de la faculté, pour emprunter les agitateurs d'un laboratoire, les installer dans la chambre froide d'un autre, centrifuger à un autre étage, etc., nous passions notre temps à courir et surtout à attendre! Désormais, nous ne perdons plus de temps 'inutilement' », rapporte Pierre Nioche.

Le décryptage de la localisation des 9,000 atomes de l'enzyme ne s'annonce pas pour autant facile. Sa structure est dynamique, la protéine sGC change de conformation quand elle passe d'un état de repos à un état activé. Il s'agit de plus d'une protéine très instable,qui contraints les chercheurs à travailler sur des formes d'origines bactériennes et végétales, plus stables que les protéines humaines.

« Pour l'instant nous avons établit la structure du domaine récepteur de l'oxyde nitrique. Il reste à établir comment celui-ci active le domaine catalytique de l'enzyme » indique Pierre Nioche. Le chercheur estime que répondre à cette question est la clé pour développer un médicament novateur et efficace.