La cataracte dévoile ses secrets avec la nano-imagerie médicale

A l'Institut Curie, Simon Scheuring, lauréat du programme Avenir de l'Inserm, coordonnateur de l'équipe CNRS/Inserm « Microscopie à force atomique de protéines membranaires en membranes natives » vient pour la première fois d'observer à très haute résolution un tissu pathologique grâce à la microscopie à force atomique (AFM).

L'étude de la membrane des cellules d'un cristallin chez un patient atteint de cataracte lui a permis de découvrir l'origine moléculaire de cette pathologie. C'est la première fois qu'un tissu pathologique observé à haute résolution livre des informations sur les origines moléculaires d'une maladie. La microscopie à force atomique quitte le champ de l'imagerie scientifique de pointe pour devenir une technique de nano-imagerie médicale.

L'oeil, une délicate mécanique

Dans l'oeil, le cristallin joue le rôle de lentille. Il assure la mise au point et la formation d'une image nette sur la rétine grâce à l'organisation et aux propriétés spécifiques des cellules qui le composent. Comme dans tout tissu, les échanges cellulaires sont essentiels à la nutrition, à
l'évacuation de déchets. Dans l'oeil, ces échanges doivent néanmoins s'adapter aux propriétés particulières du cristallin.

En effet, sur les membranes des cellules du cristallin de l'oeil, se distinguent des regroupements de protéines, les aquaporines et les connexons : les premières servent de canal pour transférer l'eau et les
secondes assurent le passage des métabolites et des ions. Ensemble, ces deux familles de protéines membranaires assurent l'adhésion cellulaire.

La nano-imagerie, une technique de pointe

En utilisant la microscopie à force atomique (AFM), une technique qui permet d'obtenir une image de la surface d'un échantillon avec une précision d'un milliardième de mètre, l'équipe de Simon Scheuring à l'Institut Curie étudie le fonctionnement de ces assemblages de protéines. En balayant la surface de l'échantillon avec une pointe dont les déplacements sont repérés par un laser, l'AFM permet d'en dresser une carte « topographique ». En comparant l'assemblage des aquaporines et des connexons dans des membranes de cristallin sain et d'un cristallin pathologique, les chercheurs viennent d'identifier les modifications biologiques responsables de la cataracte chez ce patient.

Dans cette cataracte, le manque de connexions empêche la formation des canaux assurant la communication entre cellules. Ces modifications moléculaires expliquent le manque d'adhérence, l'accumulation de déchets dans les cellules et les défauts de transport de l'eau, des ions et des métabolites au sein de ce tissu atteint de cataracte.

Les résultats de cette première médicale sont actuellement en ligne dans Journal of Molecular Biology.

• Source : Communiqué de presse Institut Curie