L'art de trouer une cellule

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novembre 2015
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Comment tuer une cellule ? Hélène Bouvrais a la réponse : trouer sa membrane avec une dose minimale d’antibiotique.

Prix Amélioration de la santé et du bien-être des sociétés

La peau visqueuse des batraciens contient des molécules intéressantes pour notre santé. Pour guérir ses plaies, une grenouille d’Afrique australe sécrète ainsi un peptide (petite protéine), appelé la magainine. Ce peptide a des propriétés antimicrobiennes : il s’insère dans la paroi des bactéries et la détruit. C’est un antibiotique naturel très étudié par les scientifiques, qui cherchent à en faire un médicament.

Pour avancer dans cette recherche, et mettre au point des antibiotiques efficaces à faible dose, il faut savoir comment la magainine agit sur les cellules. À cette question de biologiste, une physico-chimiste a apporté une réponse. Dans le cadre de sa thèse(1) soutenue en juin 2011 à l’Institut des sciences chimiques de Rennes, Hélène Bouvrais s’est intéressée à ce peptide, et plus largement à ce qui se passe à la surface des cellules, lors de l’interaction avec des protéines. « Toutes les cellules de notre corps sont protégées par une membrane, constituée d’une double couche de lipides, explique la chercheuse. Les peptides antimicrobiens, comme la magainine, s’insèrent dans cette double couche lipidique. » Au final, ils peuvent la traverser !

Hélène Bouvrais a étudié de grandes vésicules (ou liposomes), dont le diamètre est de 10 à 50 µm. Pour réaliser cette expérience, elle a formé des membranes artificielles. Deux électrodes sont plongées dans un liquide, qui contient des lipides artificiels (ou extraits d’organismes). Un champ électrique le traverse durant deux heures. Des vésicules se forment le long des électrodes, grandissent et se détachent.

Des pores dans la membrane

Dans l’expérience, Hélène Bouvrais introduit de la magainine, synthétisée par des confrères chimistes danois, dans le milieu. La chercheuse observe alors au microscope optique la membrane très fine de la vésicule géante : elle fluctue quand on ajoute une protéine. En étudiant l’amplitude de la fluctuation (d’environ 1 µm), la chimiste comprend mieux le mécanisme d’action de la magainine. « Cette protéine entraîne une baisse de la rigidité de la membrane, qui devient plus souple, explique-t-elle. Des pores peuvent se créer. Cela tue la cellule. » Des cellules qui contiennent un virus sont ainsi détruites, en désintégrant leur membrane, d’où l’intérêt pharmaceutique. Mais il faut encore optimiser ces molécules synthétiques analogues à la magainine. « Nous voulons trouver quelle concentration du peptide est suffisante, pour que la membrane devienne perméable. Pour créer des molécules antibiotiques efficaces à faible dose. » Ces recherches conduiront à l’optimisation d’antibiotiques actifs à des concentrations faibles.

Parmi les recherches conduites durant sa thèse, Hélène Bouvrais s’est aussi intéressée aux molécules fluorescentes, utilisées dans de nombreuses études biologiques. Jusqu’à présent, on pensait qu’elles avaient une influence quasi nulle sur les propriétés mécaniques des membranes. C’est faux. Elles peuvent avoir un impact non négligeable, en modifiant la rigidité membranaire.

Après les vésicules géantes, les vers minuscules

Lauréate : Hélène Bouvrais

Après l’Université de Lille Sciences et technologies (ULST) où elle a suivi un master de physico-chimie, Hélène Bouvrais a soutenu sa thèse à l’École nationale supérieure de chimie de Rennes (ENSCR) en juin 2011. Elle a été embauchée pour un premier “postdoc” (emploi réservé aux jeunes doctorants) en 2011 à l’institut de biophysique Memphys, au Danemark, puis pour un second en 2012 à l’Institut de génétique et développement de Rennes (IGDR). Physico-chimiste, mais aussi spécialiste de l’analyse d’images et de données, elle y est aujourd’hui chargée de recherche CNRS. Elle étudie la division cellulaire chez un ver d’un millimètre de long (le nématode Caenorhabditis elegans).

Renseignements : 
Thèse : Propriétés mécaniques de vésicules géantes fluctuantes.

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Nicolas Guillas

LE DOSSIER