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EPFL: Un microscope à force atomique pour révéler comment les neurones communiquent
Lausanne (ots) - En première mondiale, une équipe interdisciplinaire de l'EPFL et de l'UNIL apporte un éclairage nouveau sur le fonctionnement du cerveau grâce au microscope à force atomique. L'expérience a été menée sur les protéines nécessaires à la communication dans le cerveau. A l'aide de ce microscope, les scientifiques ont pu visualiser, puis calculer, la force qui agit entre ces protéines clés lors de l'échange d'information. La revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) lui consacre un article.
Alexandre Yersin est fier de sa découverte : « C'est la première fois que le microscope à force atomique (AFM) est utilisé pour expliquer le fonctionnement du cerveau. J'y ai travaillé en tant que physicien au sein d'une équipe de biologistes. Nous avons aussi eu l'aide des physiciens théoriciens. Cela a été une expérience transdisciplinaire très riche». L'AFM a une telle résolution qu'il permet de percevoir les atomes. Sa pointe, extrêmement fine, est reliée à un ressort qui transmet les irrégularités de la surface qu'elle balaye. Dans cette expérience, la pointe a été utilisée pour rapprocher deux protéines l'une vers l'autre. Une fois ces protéines liées, le chercheur a tiré sur la pointe du microscope afin de les séparer. Il a ainsi pu mesurer avec précision la force qui les lie. Enfin, il a répété l'expérience dans un système comprenant jusqu'à quatre protéines. Grâce aux résultats obtenus, les auteurs de ce travail ont pu déterminer pour la première fois dans quel ordre les protéines interagissent entre elles. Ils ont ainsi accédé à un mécanisme clé dans le processus, très complexe, qui permet aux neurones d'échanger de l'information.
Collaboration entre l'EPFL et l'UNIL Cette recherche démontre le potentiel des travaux transdisciplinaires et des regroupements prévus dans le cadre du projet Science-Vie-Société qui réunit l'Université de Lausanne (UNIL), l'EPFL et l'Université de Genève. L'équipe qui a réalisé ce travail est dirigée par Stefan Catsicas, professeur en neurobiologie cellulaire à l'EPFL et compte les biologistes moléculaires qui ont cloné les protéines étudiées. Alexandre Yersin, physicien et doctorant en neurobiologie, de même que Sandor Kasas, docteur en médecine de l'UNIL ont réalisé et supervisé les expériences avec l'AFM. Le travail s'appuie sur les compétences du groupe de physique de la matière condensée dirigé par le professeur Giovanni Dietler à l'UNIL. Afin d'effectuer les calculs les plus complexes, les chercheurs se sont adjoints l'aide de Paolo de Los Rios, physicien théoricien, également professeur à l'UNIL.
Une avancée dans la compréhension de la mémoire Cette recherche permet de mieux comprendre comment se régule la sécrétion des neurotransmetteurs, autrement dit des substances messagères à l'intérieur du cerveau. Les mécanismes liés à cette régulation sont à la base de phénomènes complexes tels que la mémoire ou la maladie d'Alzheimer. Pour Stefan Catsicas, cette première avec le microscope à force atomique offre des perspectives très prometteuses : « Cette technologie permettra certainement de trouver des médicaments qui règlent les interactions entre les protéines à l'intérieur des cellules. »
Informations complémentaires:
Stefan Catsicas Vice-Président pour la recherche, 079 432 01 91
Alexandre Yersin, assistant, Laboratoire de neurobiologie cellulaire, EPFL: 021-692 36 79
Sandor Kasas, Institut de Biologie Cellulaire et de Morphologie, UNIL : 021-692 36 79 Laboratoire de neurobiologie cellulaire, EPFL 021 693 53 63
Article de la revue « PNAS » : Interactions between synaptic vesicles fusion proteins explored by atomic force microscopy, Vol.100, No. 15