{"id":4069,"date":"2021-11-30T14:02:50","date_gmt":"2021-11-30T13:02:50","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/uniscope\/?p=4069"},"modified":"2024-04-15T11:39:16","modified_gmt":"2024-04-15T09:39:16","slug":"voir-et-comprendre-le-vivant-comme-jamais-auparavant","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/uniscope\/voir-et-comprendre-le-vivant-comme-jamais-auparavant\/","title":{"rendered":"Voir et comprendre le vivant comme jamais auparavant"},"content":{"rendered":"\n

Quand la structure de la prot\u00e9ine Spike du SARS-Cov-2 se donne \u00e0 voir d\u2019une fa\u00e7on unique obtenue gr\u00e2ce au plus puissant microscope \u00e9lectronique du monde, on pense \u00e0 Jacques Dubochet, dont les travaux et le Prix Nobel re\u00e7u en 2017 ont boost\u00e9 la recherche dans le domaine de la microscopie \u00e9lectronique, plus particuli\u00e8rement la cryomicroscopie (cryo-EM). L\u2019inauguration du Centre d\u2019imagerie Dubochet (DCI) t\u00e9moigne ainsi du dynamisme de ce champ scientifique et illustre l\u2019\u00e9troit partenariat entre les trois acteurs principaux : EPFL, UNIL et Unige.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quelques noms pour commencer : le professeur Henning Stahlberg (physicien et biologiste UNIL\/EPFL, directeur scientifique du DCI Lausanne), son coll\u00e8gue de l\u2019Unige, le professeur Robbie Loewith (directeur du DCI Gen\u00e8ve), les trois dirigeants de l\u2019UNIL-Unige-EPFL, les professeurs Fr\u00e9d\u00e9ric Herman, Yves Fl\u00fcckiger et Martin Vetterli, ainsi que la conseill\u00e8re d\u2019\u00c9tat Cesla Amarelle et bien s\u00fbr le professeur laur\u00e9at du Prix Nobel Jacques Dubochet. Autant de personnalit\u00e9s, parmi les plus \u00e9minentes, r\u00e9unies le 22 novembre 2021 pour ouvrir officiellement le Centre d\u2019imagerie Dubochet<\/a>, ou Dubochet Center for Imaging<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Situ\u00e9 dans le b\u00e2timent Cubotron, le DCI Lausanne se d\u00e9placera en 2023 dans une nouvelle annexe \u00e0 proximit\u00e9 du G\u00e9nopode. En 2026, il trouvera sa r\u00e9sidence d\u00e9finitive au sein du futur centre des sciences de la vie, dont le projet de cr\u00e9dit d\u2019ouvrage est en pr\u00e9paration, selon la conseill\u00e8re d\u2019\u00c9tat, qui se r\u00e9jouit des retomb\u00e9es scientifiques et \u00e9conomiques pour le canton de Vaud et l\u2019arc l\u00e9manique. L\u2019industrie pharmaceutique, par exemple, est d\u00e9j\u00e0 un gros client potentiel.<\/p>\n\n\n\n

Cette plateforme centralise, maintient et met \u00e0 disposition des chercheurs une expertise en cryo-EM ainsi que des instruments de pointe, soit trois microscopes : un Glacios pour le contr\u00f4le pr\u00e9liminaire des \u00e9chantillons et deux Titan Krios G4 pour les structures \u00e0 tr\u00e8s haute r\u00e9solution \u00e0 Lausanne. Le recteur Fr\u00e9d\u00e9ric Herman souligne que ce nouveau p\u00f4le d\u2019excellence \u00ab annonce de nombreuses avanc\u00e9es dans le domaine des sciences du vivant \u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Un Titan hyper-sensible<\/h5>\n\n\n\n

Les Titan G4 sont actuellement les microscopes \u00e9lectroniques les plus puissants du monde pour l\u2019\u00e9tude des \u00e9chantillons biologiques. Leur co\u00fbt, \u00e0 l\u2019unit\u00e9, se situe entre 7 et 13 millions de francs, et on ne trouve leur \u00e9quivalent qu\u2019\u00e0 Oxford, Francfort, aux \u00c9tats-Unis et en Chine. Ils sont si sensibles qu\u2019une diff\u00e9rence de temp\u00e9rature d\u2019un degr\u00e9 dans des coins oppos\u00e9s de la pi\u00e8ce peut perturber leur bon mode de fonctionnement. En plus d\u2019un contr\u00f4le permanent des param\u00e8tres environnementaux (taux d\u2019humidit\u00e9, temp\u00e9rature, vibrations et bruits), ils doivent \u00e9galement \u00eatre prot\u00e9g\u00e9s des champs \u00e9lectromagn\u00e9tiques qui traversent le campus. Les scientifiques peuvent y placer jusqu\u2019\u00e0 12 \u00e9chantillons biologiques pr\u00e9alablement pr\u00e9par\u00e9s par vitrification, et refroidis en continu par de l\u2019azote liquide \u00e0 -196 \u00b0C. <\/p>\n\n\n\n

\"La
La prot\u00e9ine Spike du SARS-Cov-2 photographi\u00e9e par irradiation dans le microscope Titan G4 qui nous en r\u00e9v\u00e8le une image atomique jamais vue. \u00a9 DCI Lausanne<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\u00c9chantillons photographi\u00e9s par irradiation<\/h5>\n\n\n\n

Une fois ins\u00e9r\u00e9 dans la colonne du microscope, l\u2019\u00e9chantillon est irradi\u00e9 par un faisceau d\u2019\u00e9lectrons de tr\u00e8s haute \u00e9nergie : les \u00e9chantillons sont ainsi photographi\u00e9s par irradiation. Une cam\u00e9ra puissante mais aussi tr\u00e8s sensible, situ\u00e9e au point bas du microscope, est capable d\u2019enregistrer chaque \u00e9lectron et, durant ce processus d\u2019imagerie, les informations sont retransmises toutes les secondes \u00e0 des ordinateurs produisant ainsi 3 t\u00e9raoctets de donn\u00e9es par jour.<\/p>\n\n\n\n

Les travaux des professeurs nob\u00e9lis\u00e9s Jacques Dubochet, Joachim Frank et Richard Henderson prennent d\u00e9sormais tout leur sens : en permettant de pr\u00e9server les sp\u00e9cimens biologiques dans des conditions proches de celles de leur origine par stabilisation dans de l\u2019eau vitrifi\u00e9e, pour les rendre plus r\u00e9sistants aux dommages caus\u00e9s par les fortes radiations des \u00e9lectrons, il est possible de les observer jusque dans leurs plus infimes et intimes configurations.<\/p>\n\n\n\n

Enjeu majeur pour les traitements m\u00e9dicaux<\/h5>\n\n\n\n

Pendant l\u2019inauguration, la pr\u00e9sence de cinq ou six visiteurs dans le laboratoire d\u2019un des Titan G4, devant la porte grande ouverte de l\u2019enceinte o\u00f9 il r\u00e9side, suffit \u00e0 perturber l\u2019hypersensible microscope. Expert en cryo-EM et membre de l\u2019\u00e9quipe du DCI Lausanne, dirig\u00e9e par le docteur Alexander Myasnikov, le docteur Bertrand Beckert referme la porte : sur un \u00e9cran externe r\u00e9appara\u00eet alors l\u2019image tournoyante d\u2019un ribosome d\u2019Escherichia coli<\/em> reconstitu\u00e9 en 3D \u00e0 partir d\u2019\u00e9chantillons vitrifi\u00e9s et imag\u00e9s en direct. Les ribosomes sont des \u00e9l\u00e9ments cl\u00e9s de la fabrication des prot\u00e9ines dans nos cellules\u2026 et dans les bact\u00e9ries toujours plus r\u00e9sistantes aux antibiotiques. L\u2019enjeu est de mieux comprendre le m\u00e9canisme d\u2019action des antibiotiques, notamment comment ces derniers peuvent \u00eatre repouss\u00e9s hors des ribosomes bact\u00e9riens qu\u2019ils sont cens\u00e9s d\u00e9sactiver. Il faut encore noter que les microscopes sont op\u00e9r\u00e9s \u00e0 partir d\u2019une autre salle, o\u00f9 l\u2019\u00e9quipe les contr\u00f4le \u00e0 distance et programme leur bon fonctionnement 24h\/24 et 7j\/7.<\/p>\n\n\n\n

Les bienfaits du Cemovis<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

\u00ab C\u2019est l\u00e0 que l\u2019intelligence artificielle prend son sens et nous impressionne, esquisse Jacques Dubochet, admiratif devant une telle r\u00e9solution atomique. L\u00e0 \u00e7a devient de la chimie \u00bb, sourit-il. Lui qui avait \u00ab peur de la concurrence avec les autres \u00bb, et s\u2019\u00e9tait donc tourn\u00e9 vers un domaine relativement marginal, peut aujourd\u2019hui savourer les retomb\u00e9es de Cemovis (cryomicroscopie \u00e9lectronique de coupe vitr\u00e9e), la m\u00e9thode qu\u2019il a commenc\u00e9 \u00e0 mettre au point et qui poursuivra son d\u00e9veloppement au DCI : il s\u2019agit de d\u00e9couper en couches ultrafines les \u00e9l\u00e9ments biologiques en vue de la vitrification pour observer non seulement des prot\u00e9ines et des virus, mais d\u00e9sormais aussi des structures enti\u00e8res, comme des cellules ou des parties du corps.<\/p>\n\n\n\n

Coupe dans un cerveau<\/h5>\n\n\n\n

Cette promesse de mieux voir ce qui se joue dans le cerveau, sous la peau et dans les organes malades fait briller l\u2019\u0153il du scientifique. Il rappelle qu\u2019une telle coupe dans un cerveau a d\u00e9j\u00e0 permis d\u2019identifier la maladie d\u00e9g\u00e9n\u00e9rative qui a tu\u00e9 le patient, ou que l\u2019observation de la multiplication d\u2019un virus dans un organe permet de voir o\u00f9 et comment agit l\u2019ARN de la vaccination. L\u2019avenir de la cryo-EM concerne principalement la sant\u00e9, les sciences de la vie, la chimie mais aussi d\u2019autres secteurs comme l\u2019imagerie, des domaines scientifiques qui s\u2019inscrivent directement dans les objectifs des trois entit\u00e9s que sont l\u2019EPLF, l\u2019UNIL et l\u2019Unige.<\/p>\n\n\n\n

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Pour aller plus loin\u2026<\/h5>\n\n\n\n