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Les informations ci-après se réfèrent à la date de la remise du Prix.
De nationalité suisse, né en 1938, le professeur Kurt WÜTHRICH enseigne la biophysique à l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich et dirige un groupe de chercheurs à l’Institut de biologie moléculaire de cette institution.
Kurt WÜTHRICH est un pionnier de l’étude de la structure des protéines au moyen de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN). En collaboration avec Richard Ernst, Kurt WÜTHRICH a adapté cette technique très polyvalente de façon à pouvoir déterminer la structure de protéines en solution, c’est-à-dire dans leur conformation naturelle. Grâce aux travaux de Kurt WÜTHRICH, la RMN permet de connaître non seulement la structure tridimensionnelle des molécules de protéines, mais aussi d’appréhender leur dynamique interne et leur stabilité conformationnelle.
Les recherches actuelles de Kurt WÜTHRICH portent sur les améliorations méthodologiques de la spectroscopie RMN et utilisent cette technique pour élucider certaines interactions macromoléculaires particulièrement intéressantes au plan biologique, comme par exemple certaines interactions protéine-ADN.
Le Prix Louis-Jeantet de médecine permettra au professeur Kurt WÜTHRICH de financer en partie l’acquisition d’un équipement de RMN actuellement en développement, qui permettra d’atteindre les très forts champs magnétiques polarisants désormais nécessaires aux progrès ultérieurs dans ce domaine.
Travaux de recherche
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est un phénomène physico-chimique qui est à la base de nombreuses méthodes d’investigation utilisées en chimie organique, en biochimie, ou en imagerie médicale. Elle repose sur les propriétés magnétiques de certains noyaux d’atomes présents dans les molécules biologiques comme l’hydrogène (1H), le phosphore (31P), ou encore un isotope de carbone (13C) représentant 1% des atomes de carbone présents dans la nature (le carbone ordinaire est 12C).
Dans un spectrographe de RMN, on soumet l’échantillon simultanément à un champ magnétique, les noyaux atomiques capables de produire un signal RMN absorbent l’énergie du rayonnement électromagnétique à une fréquence (ou, si l’on veut, une longueur d’onde) bien précise, qui obéit à une loi mathématique simple. L’appareil de RMN balaie la gamme des fréquences et lorsque la valeur de résonance de l’atome considéré est atteinte, un signal est enregistré, un peu à la façon dont on reçoit une station de radio en réglant le récepteur sur une fréquence bien précise.
Ce phénomène de résonance nucléaire n’aurait pas d’intérêt particulier pour la biochimie s’il n’était pas perturbé par un facteur supplémentaire. Cette perturbation bienvenue tient à ce que l’intensité du champ magnétique effectivement ” perçu ” par un noyau atomique donné n’est pas exactement identique à la valeur nominale du champ auquel est soumis l’échantillon dans l’appareil de RMN. En effet, le champ magnétique local d’un atome particulier est influencé par son environnement immédiat, et en particulier par les électrons qui entourent le noyau et qui sont constitutifs des liaisons chimiques entre atomes.
La résonance enregistrée par la machine ne survient donc pas exactement à la fréquence nominale calculée. C’est de là que vient l’élément informatif de la RMN, car un noyau atomique devient en quelque sorte une sonde ” palpant ” son voisinage chimique. Le spectre des résonances effectivement observées permet alors en principe de déduire la structure de la molécule étudiée.
Cette technique est depuis longtemps utilisée pour déterminer la structure des petites molécules auxquelles s’intéressent les chimistes organiciens. Pour une macromolécule contenant des milliers d’atomes comme par exemple une protéine, la complexité des signaux RMN devient très grande. Kurt Wüthrich a développé des méthodes permettant d’obtenir des spectres RMN et de les interpréter pour des molécules de plus en plus grandes. Comme dans le cas de la microscopie électronique développée par Richard Henderson, la RMN représente une alternative à la détermination des structures tridimensionnelles de protéines par rayons X, mais contrairement à la méthode d’Henderson, la RMN s’applique aux protéines en solution. L’avantage spécifique de la RMN comme méthode de détermination des structures de protéines est qu’elle permet d’observer des molécules de protéines ” en situation ” et non figées dans une structure cristalline. La RMN est donc un instrument privilégié pour appréhender l’aspectdynamique des structures de protéines.
Initiateurs du développement de cette technique pour l’étude des structures de protéines, Kurt Wüthrich et son équipe sont parvenus à déterminer par RMN la structure de nombreuses protéines au niveau atomique. Ces dernières années, leurs travaux ont porté particulièrement sur les protéines susceptibles de reconnaître telle ou telle région de l’ADN. C’est par exemple le cas du répresseur lac de E.Coli, protéine qui contrôle l’expression de certains gènes de cette bactérie. C’est aussi le cas de l’homéodomainede certaines protéines de la mouche drosophile : ce motif structural présent dans certaines protéines régulatrices joue un rôle essentiel dans les processus d’expression génétique qui dirigent le développement embryonnaire.