Des biochimistes de l’Institut de recherche physique et chimique japonais (RIKEN) ont découvert le mécanisme des pompes ioniques qui transportent des ions négatifs à l’intérieur de cellules vivantes. Ces pompes ioniques sont en fait des protéines photosensibles. Une fois exposées à la lumière, ces dernières changent de forme et laissent passer des anions.
Ces travaux ouvrent la voie à la recherche sur le cerveau et pourraient avoir de nombreuses applications médicales. Les scientifiques pourront alors transformer d’autres protéines pour les rendre sensibles à la lumière afin de les contrôler. Les chercheurs japonais ont remarqué que diverses bactéries et algues unicellulaires transportent des ions à travers leur membrane cellulaire.
Ce mouvement ionique permet à ces êtres vivants de réguler leur contenu et de s’adapter à leur environnement. Ils ont également noté que ces pompes ioniques membranaires sont sensibles à la lumière. Même si plusieurs chercheurs ont déjà essayé de comprendre le fonctionnement des transporteurs ioniques, très peu d’entre eux se sont vraiment intéressés aux transporteurs d’ions chlorures négatifs.
Une pompe à chlore provenant d’une bactérie marine étudiée au rayon X
Les chercheurs du Centre RIKEN ont utilisé un puissant laser à rayon X afin de visualiser le changement de forme d’une pompe à ions chlorure exposée à la lumière. Mikako Shirouzu, Eriko Nango, Toshiaki Hosaka et leurs collègues ont notamment étudié une pompe à chlore provenant d’une bactérie marine.
Cette pompe ionique est portée par la rhodopsine, une protéine sensible à la lumière. C’est un pigment naturel présent dans la rétine de l’œil humain. Au cours de cette étude, l’équipe a décidé de faire passer des ions bromures et iodures à travers la pompe. Ces ions sont beaucoup plus volumineux que les ions chlorures et donc plus facilement détectables par les rayons X.
Pour sonder les circuits cérébraux d’animaux vivants
Ces transporteurs ioniques photosensibles intéressent beaucoup les biochimistes et les neuroscientifiques. Ces derniers veulent s’en servir pour sonder les circuits cérébraux d’animaux vivants en activant ou en désactivant certains neurones à l’aide de faisceaux lumineux. Toutefois, ils doivent d’abord comprendre le mécanisme mis en jeu à l’intérieur de ces pompes ioniques afin de pouvoir en reproduire le fonctionnement.
Les chercheurs ont ainsi remarqué que la pompe est capable d’empêcher les ions chlorure de retourner là où ils sont venus. Il s’agit d’un mécanisme qui ne permet qu’un transport ionique en sens unique. Toshiaki Hosaka a déclaré que l’interaction d’un résidu d’acide aminé appelé Asn98 avec l’anion empêche son retour après passage à travers la pompe.
SOURCE : MIRAGENEWS