Un nouvel outil révolutionne l’imagerie des protéines

Déterminer la structure tridimensionnelle des protéines est une étape clé pour comprendre le fonctionnement du vivant ou concevoir de nouvelles thérapies. Si l’intelligence artificielle a récemment bouleversé ce domaine, les données structurales restent incontournables pour valider les modèles et accéder à de nombreuses protéines encore inconnues. Or, l’obtention de données fiables repose en grande partie sur la cristallographie aux rayons X. Cette technique puissante, qui peut être associée à des méthodes de criblage à haut débit, nécessite de réunir plusieurs conditions : l’obtention de cristaux de protéines de qualité, leur identification rapide et sélective et la résolution des structures à partir des données de diffraction X.

Dans un article publié dans Angewandte Chemie International Edition, un consortium de scientifiques du Laboratoire de chimie (CNRS/ENS Lyon/Université Lyon 1), de l’Institut de biologie structurale (CNRS/CEA/UGA), de l’Université Côte d’Azur, de l’EMBL et de la société Polyvalan, présente un nouvel outil moléculaire baptisé Imaging-Crystallophore (Crystallophore Imageur) qui pourrait considérablement simplifier et accélérer le travail des biologistes structuraux.

Le crystallophore imageur est un composé à base de terbium, un élément chimique de la famille des lanthanides, aux propriétés luminescentes remarquables, conçu pour favoriser le processus de cristallisation des protéines et s’insérer dans les cristaux. Capable d’absorber la lumière à des longueurs d’onde compatibles avec les équipements standards de laboratoire pour réémettre une luminescence verte intense, les cristaux de protéines deviennent immédiatement visibles par fluorescence, de manière simple, rapide et sans ambiguïté.

Les scientifiques montrent que cet additif s’accumule de façon sélective dans les cristaux au cours de leur croissance. Il crée ainsi un contraste exceptionnel entre les cristaux protéiques et leur environnement rendant possible la localisation des microcristaux qu’il sera possible de sonder par diffraction X, invisibles en microscopie optique classique. Cette propriété ouvre donc également la voie à un suivi fin de la cristallisation grâce à des techniques d’imagerie avancées comme la microscopie biphotonique.

Ce nouvel outil s’inscrit dans la continuité de travaux antérieurs portant sur un autre composé à base de terbium, le Crystallophore Tb-Xo4, déjà reconnu pour ses excellentes capacités de nucléation – c’est-à-dire sa faculté à favoriser la formation de cristaux – et améliorer ainsi de la qualité des données de diffraction aux rayons X. Si l’Imaging-Crystallophore seul présente des propriétés de nucléation plus modestes, les scientifiques ont mis en évidence une synergie remarquable lorsqu’un mélange optimisé des deux composés est utilisé. Cette formulation combine une nucléation très efficace, une excellente qualité de diffraction, et une détection performante par fluorescence.

En réunissant dans une même approche la production, la détection et l’imagerie des cristaux, ce travail ouvre la voie à une nouvelle génération d’outils « tout-en-un » pour la cristallographie des protéines. Ces développements sont particulièrement prometteurs pour les plateformes de criblage à haut débit et les méthodes modernes de biologie structurale où la rapidité, la fiabilité et l’automatisation sont devenues essentielles. Des avancées qui pourraient, à terme, contribuer à accélérer l’exploration du monde protéique et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Rédacteur : CCdM