ARCHIVÉ - Les secrets du coeur dévoilés
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Le 05 octobre 2005 — Ottawa (Ontario)
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Recourant à une technique spéciale de microscopie optique, les scientifiques du CNRC se trouvent désormais aux premières loges pour voir les cellules du coeur en action. Leur article, publié dans le numéro de septembre de Nature Chemical Biology, montre comment les récepteurs des cellules du muscle cardiaque réagissent aux signaux des hormones libérées dans leur milieu.
Les récepteurs régulent le va-et-vient des substances chimiques en servant de passerelle d'accès à la cellule dont ils sont en quelque sorte les yeux et les oreilles. Cette découverte a permis aux scientifiques de voir ce qui se passe quand les récepteurs béta-adrénergiques (β2AR) du coeur amorcent une réaction d'évasion ou de lutte. Les hormones qui circulent dans le sang interagissent avec les récepteurs, qui indiquent aux cellules du muscle cardiaque d'accélérer la cadence quand survient un problème.
« Essentiellement, ces récepteurs servent d'agents de communication entre la circulation sanguine et les cellules musculaires qui commandent le rythme cardiaque », explique John Pezaki, co-auteur de l'étude et agent de recherche adjoint à l'Institut Steacie des sciences moléculaires du CNRC (ISSM-CNRC).
L'équipe du CNRC a réussi à visualiser ce phénomène biologique en recourant à la microscopie optique à balayage à champ proche (NSOM). Cette technologie d'imagerie éclaire la cellule en canalisant la lumière dans une sonde à fibre optique plus petite qu'un micron. La minuscule ouverture de la sonde (guère plus de 50 nanomètres de diamètre) interdit la diffraction des rayons lumineux qui réduit normalement la résolution en microscopie classique.
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| Récepteurs andronergiques Bêta marqués à la fluorescence tels que vus en microscopie conventionnelle; en a; et au NSOM en b. La résolution du microscope conventionnel est limitée par la diffraction de la lumière comparativement à la résolution possible avec le NSOM. |
« Les autres formes de microscopie optique ont pour la plupart une beaucoup plus grande profondeur de champ, de sorte qu'on voit à travers la cellule. Ce type de microscopie ne convient pas quand on souhaite une image à très haute résolution de la surface cellulaire », déclare Linda Johnston, spécialiste en imagerie de l'étude et chef du projet à l'ISSM-CNRC.
Rares sont les groupes dans le monde qui possèdent l'expertise multidisciplinaire voulue pour effectuer les travaux de ce genre, à cause de la complexité technique que suppose la création et l'utilisation d'une telle sonde avec des structures biologiques d'une telle fragilité.
« Tout le monde, des physiciens aux biologistes en passant par les chimistes, a mis la main à la pâte », poursuit Mme Johnston.
En étiquetant les récepteurs avec des marqueurs fluorescents, les chercheurs ont pu les observer en action. Les photos montrent que les récepteurs β2AR se groupent pour former des puits baptisés « cavéoles ». Peut-être une telle formation est-elle essentielle à leur bon fonctionnement.
« Les cavéoles sont des invaginations qu'on croit importantes pour l'assemblage, reprend M. Pezacki. Les preuves indirectes laissent supposer que les cavéoles servent à ancrer la machinerie qui convertit le signal. Celles-ci le reconnaissent donc plus efficacement. »
Les résultats remettent en question les théories fondamentales sur le fonctionnement de la membrane cytoplasmique. Avec le modèle de « mosaïque fluide », on présumait que la membrane est un assemblage mi-fluide dans lequel les molécules surnagent et en rencontrent d'autres plus ou moins au hasard. Le regroupement délibéré des récepteurs révélé par l'étude donne à penser que la membrane est beaucoup mieux organisée qu'on le croyait au départ.
Les récepteurs β2A observés dans cette étude font partie de la plus vaste famille des récepteurs couplés à la protéine G, responsables de la régulation des activités cellulaires dans l'organisme. L'étude ajoute une autre dimension à nos connaissances sur la manière dont les cellules perçoivent les stimuli extérieurs et y réagissent, question qui intéresse considérablement scientifiques et médecins.
« Trente à cinquante pour cent des médicaments disponibles sur le marché ont pour cible les récepteurs de protéines de la membrane, reprend M. Pezacki. Ces récepteurs sont visés par un grand nombre de produits tels les anti-histaminiques et les antidépresseurs. »
M. Pezacki résume l'importance scientifique et clinique de bien comprendre le fonctionnement des récepteurs. « Les cellules captent et traitent les signaux venant de l'extérieur principalement grâce aux récepteurs. Ce sont eux qui permettent à la cellule de savoir ce qui se passe autour d'elle. Cette méthode offre la possibilté de mieux voir les récepteurs fonctionner dans leur milieu naturel. »
Cette technique d'imagerie biologique très perfectionnée pourrait éventuellement conduire à la création de nouveaux traitements pour réguler l'arythmie cardiaque.
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