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Le collagène est la protéine la plus abondante dans le corps humain. Il représente un tiers du contenu protéique et les brins simples s'assemblent pour former des fibres stables qui donnent leur structure aux tissus conjonctifs tels que la peau, les tendons, le cartilage et les os. Des chercheur·ses de l'ETH Zurich ont maintenant mis au point une molécule à plusieurs composants qui interagit avec le collagène et peut être utilisée pour éclairer la croissance de nouveaux tissus dans le corps.
Notre corps commence à produire davantage de collagène lorsque les blessures se cicatrisent ou lorsque les tumeurs se développent. Au cours de ce processus, les molécules de collagène fibreux se réticulent pour créer des fibres stables. Cela nécessite des enzymes LOX, qui oxydent certains sites des molécules de collagène. Ensuite, les sites chimiquement modifiés sur les différents brins de collagène réagissent entre eux, ce qui entraîne la fusion des brins.
Capteur combiné à un peptide fonctionnel
Dirigée par Helma Wennemers, professeure au laboratoire de chimie organique de l'ETH Zurich, l'équipe de chercheur·ses a mis au point une molécule de détection à fluorescence inductible. La molécule elle-même n'est pas fluorescente, mais après avoir réagi avec l'enzyme LOX, elle commence à s'éclairer. De cette façon, la molécule capteur agit comme un marqueur de l'activité LOX. Ensuite, les scientifiques ont combiné cette molécule avec un court peptide fibreux similaire au collagène. Il·les ont conjugué ce peptide avec ce que l'on appelle un groupe réactif qui ne réagit avec le collagène que si ce dernier a été oxydé.
En collaboration avec des chercheur·ses du groupe dirigé par Sabine Werner, professeure de biologie cellulaire, les scientifiques ont mené des expériences sur des souris dont la peau avait été injectée avec la molécule à plusieurs composants. Il·les ont également réalisé des expériences in vitro avec des coupes de tissus. Leurs recherches ont révélé que la molécule s'ancre aux fibres de collagène là où de nouveaux tissus se forment. Et elle s'allume lorsque le nouveau tissu commence à se développer et que l'enzyme LOX se forme. «Grâce à sa conception modulaire à trois composants - le capteur, le peptide et le groupe réactif - notre système est exceptionnellement spécifique et précis», explique Matthew Aronoff, chercheur principal dans le groupe d'Helma Wennemers et auteur principal de l'étude.
Applications en oncologie et en cicatrisation
Étant donné que les nouveaux tissus se forment principalement sur les bords des tumeurs au fur et à mesure de leur croissance, la nouvelle molécule peut être utilisée dans les examens de biopsie pour montrer les limites d'une tumeur. «L'une de nos visions est que les chirurgien·nes utiliseront un jour cette molécule dans une salle d'opération lors de l'ablation d'une tumeur», déclare Helma Wennemers. La molécule montrerait aux chirurgien·nes les limites de la tumeur et les aiderait à l'enlever entièrement.
D'autres applications potentielles de la nouvelle molécule marqueur se situent dans le domaine de la cicatrisation, par exemple pour étudier la formation des tissus en général ou les troubles de la cicatrisation chez les patient·es souffrant de diabète ou d'autres maladies. Ces questions sont également abordées dans le cadre du projet de recherche interdisciplinaire sur la peau Skintegrity, auquel l'ETH Zurich participe.
Après avoir déposé un brevet pour leur système, les scientifiques explorent actuellement différentes options pour le mettre sur le marché et le développer pour une plus large gamme d'applications.
L'année dernière, les chercheur·ses ont reçu le Spark Award de l'ETH Zurich pour ces travaux, qui ont été publiés pour la première fois dans une revue scientifique. De plus amples informations sont fournies dans cette vidéo (en anglais):