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Cette année, le Prix Nobel de Chimie 2017 a été décerné à Jacques Dubochet (Suisse), Joachim Frank (Etats-Unis) et Richard Henderson (Grande-Bretagne) pour « avoir développé la cryo-microscopie électronique afin de déterminer la structure haute résolution des biomolécules en solution ». C'est une récompense qui vient couronner l'extraordinaire effervescence qu'il y a eu ces dernières années autour de la cryo-microscopie.

En effet, de nombreuses structures de protéines ont été résolues par cryo-microscopie et analyse d'image à un niveau atomique. On a alors utilisé le terme de « révolution de la résolution ». C'est bien une révolution en soit, pouvoir obtenir une carte de densité électronique a des résolutions comprises entre 2 et 4 Å ! Mais c'est une révolution qui s'est construite sur plusieurs décennies, et nos trois lauréats sont des personnages clés et des pionniers de cette évolution. Les travaux de Jacques Dubochet ont porté sur les méthodes permettant d'observer par microscopie électronique en transmission des échantillons biologiques dans leur environnement aqueux. Compte tenu du vide existant au sein du microscope électronique, les échantillons devaient donc être congelés. Au début des années 1980, Jacques qui était alors à l'EMBL d'Heidelberg, a ainsi démontré qu'il était possible d'observer des échantillons biologiques congelés, et ce, dans de l'eau sous forme vitreuse et non pas cristalline. Joachim Frank, quant à lui, a apporté beaucoup dans le développement du traitement des images de microscopie électronique, qu'il a appliqué avec beaucoup de succès sur l'étude structurale du ribosome bactérien au cour de la traduction. Le troisième lauréat, Richard Henderson, est le premier qui a montré qu'il était possible d'obtenir des informations structurales d'une protéine à un niveau atomique par microscopie électronique. Ce travail a porté sur l'exploitation des cristaux bidimensionnels de la bactériorhodospine qui se forment naturellement dans la membrane de certaines bactéries. Les membranes ici n'étaient pas congelées mais englobées dans un sucre. Il est aussi à noter que Richard Henderson a également contribué largement au développement des caméras à détection directe d'électrons. Grace aux travaux de ces trois chercheurs, la cryo-microscopie est devenue une méthode de choix pour explorer la structure des protéines en solution, et ainsi mieux comprendre leur(s) fonction(s) et leur(s) mécanisme(s) d'action.

À lire également sur le site de l'AFC : La révolution en biologie structurale est en cours.

Texte: Patrick Bron & Stefano Trapani (Centre de Biochimie Structurale à Montpellier)

nobel chimie2017