La séparation de phases liquide-liquide (LLPS) est un processus par lequel deux ou plusieurs phases liquides se forment à partir d'une solution homogène, généralement en réponse à des changements de température, de concentration ou d'autres facteurs. Dans les organismes vivants, la LLPS désigne la formation de condensats sans membrane (des « compartiments » cellulaires). Ce mécanisme régule des processus cellulaires essentiels et peut être lié à plusieurs maladies.
Ce domaine de recherche en forte croissance était à l'honneur lors de la réunion organisée par le Partenariat en Biologie Structurale (PSB) sur le campus de l'EPN, le 18 septembre dernier.
Le Directeur scientifique de l'ILL, Jacques Jestin, a ouvert l'événement en expliquant comment la nouvelle stratégie scientifique de l'ILL encouragera la recherche dans ce domaine par la création d'un Pôle scientifique (Science Hub) dédié à la LLPS. Ce pôle sera axé sur les problèmes pertinents pour la santé humaine et la pathologie. Il consolidera l'expertise interne et renforcera les collaborations avec l'Institut de Biologie Structurale (IBS) et le Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire (EMBL).
Des chercheurs de l'ILL, de l'IBS, du CEA, de l'Imperial College de Londres et de l'Université de Tübingen ont partagé leurs contributions dans ce domaine, révélant les phénomènes de séparation de phases liquide-liquide (LLPS) dans de nombreux systèmes et à l'aide d'un large éventail de méthodes.
Des protéines telles que l'α-synucléine et la protéine basique de la myéline (MBP) sont connues pour présenter le phénomène de séparation de phases liquide-liquide (LLPS). La formation de fibrilles amyloïdes est associée à des maladies neurodégénératives telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. Rebecca Thrush de l'Imperial College London a abordé le rôle de l'humidification de surface comme déterminant de la maturation des condensats. Elle a étudié comment l'équilibre entre les interactions protéine-protéine et protéine-condensat influence les taux d'agrégation et la mouillabilité dans les condensats d'α-synucléine.
Giorgio Schirò de l'IBS a montré la pertinence des neutrons en tant que sonde pour l'étude des protéines liées aux maladies neurodégénératives. Il a présenté des études de diffusion quasi-élastique de neutrons sur l'α-synucléine et la MBP, révélant des changements dans la dynamique de l'eau d'hydratation lors de la formation des fibrilles, et permettant l'observation en temps réel de l'agrégation grâce à des balayages à fenêtre fixe (fixed window scans). Il a esquissé une feuille de route allant de la caractérisation de la formation des fibrilles de la protéine τ en solution jusqu'à sa compréhension dans des conditions de séparation de phases liquide-liquide (LLPS).
Martin Blackledge, également à l'IBS, a combiné la spectroscopie RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) et les simulations de dynamique moléculaire pour étudier le comportement des protéines intrinsèquement désordonnées dans le cadre de la séparation de phases liquide-liquide (LLPS). Il a mis en lumière les phénomènes de LLPS en tant qu'élément du mécanisme de réplication du virus de la rougeole. De plus, il a montré comment la capacité des protéines de tardigrades à former des fibres et des hydrogels pourrait expliquer la remarquable résistance de ces organismes au stress environnemental.
Après une pause-café animée et riche en discussions, la réunion s'est poursuivie avec Frank Schreiber de l'Université de Tübingen, qui a présenté ses recherches sur les phénomènes de LLPS induits par des charges « légèrement exotiques ». Il a été suivi par Marc Jasmin (IBS) et ses aperçus sur les mécanismes de LLPS dans le contexte de la rage. Enfin, Chloé Zubieta (CEA) a expliqué comment la protéine ELF3 limite le développement et la floraison des plantes par basses températures, et a démontré comment une modification structurelle permet cette régulation thermique.
Le Partenariat en Biologie Structurale (PSB) est une initiative de recherche collaborative qui rassemble plusieurs instituts de recherche européens majeurs situés sur le campus European Photon and Neutron (EPN) à Grenoble. Son objectif est de faire progresser le domaine de la biologie structurale en permettant aux scientifiques d'accéder à une gamme complète de techniques et d'instruments de pointe.
Remerciements: adaptation d'un texte original de Theresa Bosserhoff.