Depuis 30 ans, des chercheurs tentent de recenser la totalité des protéines - le protéome - d'un organisme, ce que des barrières technologiques rendaient jusqu'ici impossible. C'est maintenant chose faite : des chercheurs de l'Institut Max Planck de biochimie de Martinsried près de Munich, dirigés par le Prof. Matthias Mann, sont parvenus à identifier 4.399 protéines présentes chez la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae). L'équipe a également montré la manière dont le jeu de protéines de la levure évolue au cours de son cycle de vie. Dans une autre publication, ils ont, de plus, présenté une nouvelle méthode à l'aide de laquelle il est plus aisé de détecter les protéines régulées par un gène que par la méthode classique des puces à ADN.
Depuis la publication des premiers résultats du séquençage du génome humain en 2001, il est clair que les gènes ne permettent pas, à eux seuls, la compréhension des mécanismes de la vie. Les chercheurs cherchent, bien plus, à connaître l'ensemble des protéines présentes dans un organisme pour pouvoir mieux comprendre son développement et son aptitude à vivre, ainsi que l'apparition de maladies. Sur cette base, ils pourraient notamment développer des thérapies spécifiques.
Les levures font partie, comme la souris ou la drosophile, des organismes modèles par excellence. Elles sont d'ailleurs le premier organisme eucaryote dont le génome (6.275 gènes) a été séquencé. Pour les chercheurs étudiant le protéome, elles sont particulièrement intéressantes car leurs cellules se présentent sous deux formes (stade végétatif haploïde et stade reproducteur diploïde). Le génome de la levure demeure le même, alors que ses gènes codent pour des protéines qui diffèrent selon la forme cellulaire considérée.
En comparant ces deux stades, l'équipe du Prof. Mann a montré que les protéines responsables de l'émission d'un signal phéromonal étaient présentes dans les cellules diploïdes mais absentes du stade végétatif. Les cellules ont en effet besoin des phéromones pour s'accoupler : il est judicieux que la cellule n'utilise de l'énergie pour produire ces signaux qu'en période de reproduction. Les chercheurs ont pu relever d'autres différences entre les protéomes des deux stades du cycle de vie de la levure, qui ouvrent de nouvelles perspectives quant à la compréhension de la régulation de la différenciation cellulaire, du développement des tissus et de l'apparition de maladies.
"Nous avons montré qu'il est possible, à l'aide de notre stratégie, de mettre à jour l'ensemble du protéome d'un organisme. Nous devons maintenant affiner notre méthode et étendre nos analyses, afin de déchiffrer d'autres protéomes", commente le Prof. Mann. Pour leur étude de la levure, les chercheurs ont utilisé la méthode dite SILAC (Stable Istotope Labeling by Amino Acid by Cell Culture). Elle consiste à marquer certains des acides aminés du milieu nutritif des cellules. Il est ainsi possible d'analyser et de comparer le protéome de cellules. En effet, à partir du rapport entre protéines lourdes et légères synthétisées, il est possible de déterminer quantitativement le protéome de manière particulièrement précise.
Sous la direction du Prof. Mann s'est récemment formé un consortium international portant le plus grand projet européen jamais mené dans le domaine de la recherche sur le protéome. Celui-ci, intitulé PROSPECTS (Proteomics specification in Time and Space), est soutenu par l'Union Européenne pour les 5 ans à venir à hauteur de 12 millions d'euros dans le cadre du 7ème PCRD.
- Prof. Dr. Matthias Mann - Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried bei München - email : mmann@biochem.mpg.de - Lyris M. F. de Godoy, Jesper V. Olsen, Jürgen Cox, Michael L. Nielsen, Nina C. Hubner, Florian Fröhlich,Tobias C. Walther & Matthias Mann - "Comprehensive mass-spectrometry-based proteome quantification of haploid versus diploid yeast" - Nature Advance Online Publication - 29/09/2008 - Tiziana Bonaldi, Tobias Straub, Jürgen Cox, Chanchal Kumar, Peter B. Becker, Matthias Mann - "Combined use of RNAi and quantitative proteomics to study gene function in Drosophila" - Molecular Cell - 05/09/2008
- Communiqué de presse de l'Institut Max Planck de biochimie de Martinsried - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/gpaQA - 30/09/2008 - "Was nach den Genen kommt", Süddeutsche Zeitung - 30/09/2008
