Janvier 1998 - n°24
Le Laboratoire de Bio-inorganique Structurale (LBS) situé sur la Faculté des Sciences de Saint-Jérôme est une équipe de recherche de l'UMR CNRS6517 dirigée par P.TORDO. Le LBS compte quatre chercheurs permanents: Marcel PIERROT, Directeur du LBS, Marius REGLIER, chimiste, Thierry TRON, biologiste et Michel GIORGI, cristallographe. Marcel PIERROT est par ailleurs responsable du service commun de cristallochimie de la Faculté des Sciences de Saint-Jérôme.
La chimie, la cristallographie et la biologie associées pour l'étude de la dopamine ß hydroxylase (DBH)
Si la fixation du dioxygène par les hémoprotéines a fait l'objet de nombreux travaux, sa fixation par les cuproprotéines a en revanche été peu explorée. Parmi ces enzymes à cuivre capables d'activer le dioxygène, on trouve notamment la dopamine ß hydroxylase (DBH) qui hydroxyle la dopamine en noradrénaline et intervient donc au niveau de la synthèse des neurotransmetteurs.
Le Laboratoire de Bio-inorganique Structurale s'est engagé dans un programme de recherche pluridisciplinaire qui a pour but une meilleure compréhension du mécanisme d'action de ces cuproenzymes. La chimie, la cristallographie et la biologie sont étroitement associées dans ce programme ambitieux qui vise notamment à déterminer la structure de la DBH.
Modélisation chimique du site actif de la DBH
-> Synthèse au laboratoire de molécules biomimétiques dont la structure et/ou l'activité sont proches de celles de la DBH,
-> conception d'inhibiteurs optiquement purs de la DBH,
-> étude de complexes modèles reproduisant l'environnement du site actif de la DBH...
Les divers travaux menés par les chimistes du LBS ont pour but d'apporter des renseignements sur les relations structure- activité des cuproprotéines et en particulier de la DBH par l'intermédiaire de modèles plus accessibles que les enzymes natives.
Caractérisation structurale des complexes de cuivre
En parallèle, l'analyse tridimensionnelle des différentes molécules synthétisées par les chimistes est assurée par les cristallographes du laboratoire. Mais l'analyse en 3D des cristaux de protéines par diffraction X est limitée par l'étape préalable de cristallisation, les cuproprotéines natives et les complexes de cuivre synthétisés sont en effet difficiles à cristalliser.
Les scientifiques du LBS butent toujours notamment sur la cristallisation de la DBH. Tout en continuant leurs travaux pour parvenir à cette cristallisation, les chercheurs du LBS viennent de démarrer un programme d'analyse en spectrométrie d'absorption atomique sur le Synchrotron du Laboratoire d'Utilisation du Rayonnement Electromagnétique (LURE) de l'Université Paris XI (Orsay).
Le Synchrotron par l'émission d'une source intense de rayonnement permet l'analyse des protéines en solution sans nécessité de les cristalliser. La préparation de cette série de manipulations a duré trois années et les scientifiques attendent de cette technique de nombreux renseignements sur l'environnement immédiat des atomes de cuivre du site actif, les coordinations du métal, ses changements en fonction de l'état d'oxydation, de la présence d'inhibiteurs...
Clonage et expression du cDNA de la DBH humaine
Une grande partie des travaux réalisés sur la DBH se fait sur de la DBH d'origine bovine purifiée par les biologistes du laboratoire. Les scientifiques travaillent aussi depuis quelques années sur le clonage et l'expression du cDNA de la DBH humaine afin notamment de réaliser des manipulations de mutagenèse dirigée. Escherichia coli et Saccharomyces cerevisiae sont les microorganismes utilisés comme vecteurs d'expression de la DBH. La levure donne de meilleurs résultats car la protéine est très complexe ce qui la rend difficile à synthétiser pour la bactérie. Le problème pour les biologistes du LBS est d'obtenir une enzyme produite par génie génétique en tout point identique à l'enzyme native: structures primaire, secondaire, tertiaire et activité biologique.
Une collaboration intensive avec les scientifiques russes
Depuis plusieurs années, le LBS travaille en collaboration avec l'Institut de Cristallographie de Moscou essentiellement sur les aspects de purification et cristallisation de la DBH en vue de l'étude de sa structure tridimensionnelle par les méthodes de cristallographie. Plusieurs autres laboratoires français et russes ont rejoint le projet au fil des ans -ainsi que la Faculté de Médecine d'Anvers- et une rencontre organisée par la Faculté des Sciences de Saint-Jérôme a d'ailleurs eu lieu en septembre 1997 pour permettre à tous ces scientifiques de se rencontrer et de faire le point sur les travaux entrepris par les différentes équipes.
Des débouchés possibles en pharmacologie
Une meilleure connaissance du site actif de la DBH devrait permettre dans l'avenir de préparer de nouveaux médicaments, particulièrement contre l'hypertension artérielle.
V.CROCHET