Newswise – Les processus pathologiques sont généralement caractérisés par une activité génique altérée dans les cellules affectées. Ainsi, l’obtention d’une image précise de l’activité des gènes peut fournir la clé du développement de nouvelles thérapies ciblées. Si ces thérapies fonctionnent alors comme nous le voudrions, cela peut également être vérifié en examinant les gènes et les processus qu’ils initient.
Il n’est pas étonnant que la recherche se concentre sur des méthodes et des techniques qui fournissent des informations détaillées sur l’activité génétique des cellules individuelles. Une équipe de recherche de l’Université de Würzburg (JMU) a maintenant mis au point une technique qui constitue une amélioration significative par rapport aux méthodes utilisées jusqu’à présent. Des scientifiques de l’Institut de biologie moléculaire des infections (IMIB) et de l’Institut Helmholtz pour la recherche sur les infections basées sur l’ARN (HIRI) ont été impliqués. Ils ont présenté les résultats de leurs travaux dans le numéro actuel de la revue Recherche sur les acides nucléiques.
Analyse d’un transcriptome synthétique
« Nous avons développé une technique qui permet d’analyser le paysage translationnel d’un transcriptome synthétique entièrement personnalisable, c’est-à-dire extérieur à la cellule », explique Jörg Vogel au résultat central de l’étude. Vogel dirige l’Institut de biologie moléculaire des infections à JMU et est également le directeur de HIRI ainsi que l’auteur principal de l’étude. La nouvelle technique a reçu le nom scientifique INRI-seq, qui est l’abréviation de Ribo-seq in vitro.
Un transcriptome est une collection de tous les gènes qui sont actifs dans une cellule à un moment donné. Il se compose de la somme des ARNm existants – les transporteurs des schémas des protéines du noyau cellulaire aux ribosomes. Les ribosomes sont les « usines à protéines » de la cellule ; c’est là qu’a lieu la traduction de la séquence nucléotidique de l’ARNm dans la séquence d’acides aminés d’une protéine.
Perfectionnement des méthodes comparables
En principe, INRI-seq est un raffinement de méthodes comparables qui poursuivent le même objectif mais fournissent des résultats moins précis ou présentent d’autres inconvénients. Par exemple, le séquençage d’ARN (ARN-seq) détermine la concentration d’ARNm dans les cellules, permettant de tirer des conclusions sur leurs gènes actifs. Cependant, l’abondance finale des protéines n’est pas toujours en corrélation avec les concentrations respectives d’ARNm.
Une technique plus précise est le profilage des ribosomes (Ribo-seq). Au cours des dix dernières années, cela est devenu l’une des principales méthodes de mesure directe de la synthèse des protéines à l’échelle du transcriptome. “Bien que Ribo-seq ait considérablement fait progresser l’étude des processus liés à la traduction, la méthode n’a pas été sans limites”, déclare Jörg Vogel.
Nombreuses limitations de Ribo-seq
Par exemple, c’est un défi majeur de détecter des gènes faiblement exprimés avec Ribo-seq, empêchant de nombreux gènes d’être enregistrés dans des plans d’étude communs. De même, une étude Ribo-seq de microbes provenant d’habitats écologiques importants tels que l’intestin humain est difficile car beaucoup d’entre eux ne peuvent pas être cultivés en laboratoire.
Une autre lacune, comme l’explique Vogel, est le fait que “au niveau mécaniste, les études basées sur Ribo-seq de molécules affectant la traduction, telles que des antibiotiques spéciaux, peuvent être entravées par des réponses cellulaires”. Étant donné que Ribo-seq est effectué sur des cellules vivantes, il peut être difficile de faire la distinction entre les effets directs et indirects sur la traduction.
Pour surmonter certaines de ces limitations, les scientifiques de Würzburg ont développé INRI-seq pour l’étude globale de la traduction dans un environnement sans cellule. INRI-seq utilise une méthode disponible dans le commerce in vitro système de traduction combiné à un in vitro-transcriptome synthétisé et entièrement personnalisable qui permet un meilleur contrôle des niveaux d’ARNm individuels. “Avec INRI-seq, par exemple, il n’est plus nécessaire que les substances modulatrices de la traduction traversent les membranes cellulaires ou pour extraire les ribosomes d’un grand nombre de cellules vivantes”, explique Vogel, soulignant les avantages de la technique. « Vous avez également besoin de beaucoup moins de la substance souvent coûteuse que vous souhaitez étudier, comme un nouvel antibiotique qui ne peut être produit qu’à petite échelle. INRI-seq permet donc également d’économiser du temps et de l’argent.
Taux de réussite plus élevé dans l’expérience
L’équipe de recherche a démontré le bon fonctionnement du système en utilisant un transcriptome de la bactérie généré synthétiquement Escherichia coli. Par rapport à une étude techniquement similaire sur des cellules vivantes, INRI-seq a identifié près de quatre fois plus de sites où les processus de traduction sont initiés, démontrant sa grande sensibilité.
Par conséquent, Vogel et son équipe ne doutent pas que “l’INRI-seq présente un grand potentiel en tant que méthode alternative pour étudier le processus de traduction et donc également les substances qui peuvent influencer ces processus”.
