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La protéomique

L'étude des protéines présentes dans une cellule repose sur l'électrophorèse 2D et la spectrométrie de masse. Les applications vont de la recherche de cibles pharmacologiques à l'analyse variétale en agriculture.


Maintenant que le génome humain est décrypté dans sa quasi-totalité, la protéomique pourrait bien être le plus important chantier des biotechnologies. Cette discipline consiste à quantifier, caractériser et identifier les protéines d'une cellule dans un environnement donné.

Ainsi, en comparant les protéines provenant d'échantillons sains et malades, il devient possible d'en déduire celles qui sont spécifiques de pathologies. Ces protéines deviennent alors autant de cibles potentielles pour le développement de médicaments, ou de marqueurs de maladies.

Des centaines de protéines par jour

 " La protéomique permet de caractériser les protéines exprimées par une cellule (saine, cancéreuse, traitée par un médicament, modifiée génétiquement, soumise à un stress...) à un moment donné ", explique Jérome Garin, directeur du laboratoire de chimie des protéines du CEA (à Grenoble). Jérome Garin est par ailleurs le coordinateur du groupe de travail "analyse du protéome" créé en 1999 dans le cadre du Club Crin Biotechnologies.
Un groupe de travail où des laboratoires de recherche publique (CEA, CNRS, Inserm) de Grenoble, Lille, Paris et Strasbourg côtoient Pierre Fabre, Biomérieux, Rhône-Poulenc Rorer, Synthélabo, Transgène, Pharmacia Biotech, Hoechst Marion Roussel.
 Les Acteurs :
CEA, CNRS, Inserm.
Oxford GlycoScience.
Pharmacia Biotech.
Perkin Elmer BioSystems.
Bruker.
Micromass.

La France était alors sous-équipée en spectromètres de masse pour l'analyse protéomique. L'étude du protéome repose en effet sur deux principales techniques : l'électrophorèse bidimensionnelle et la spectrométrie de masse. L'électrophorèse 2D sépare sur un gel les protéines d'un mélange, en fonction de leur point isoélectrique (pI) et de leur masse moléculaire. Sur un seul gel d'électrophorèse 2D, plus de mille protéines peuvent être analysées. Une fois séparées, les protéines sont alors identifiées par spectrométrie de masse. L'identification est réalisée par comparaison avec les séquences contenues dans des bases de données.

Un spectromètre de type Maldi TOF permet de caractériser plusieurs centaines de protéines par jour. Perkin Elmer Biosystems, Pharmacia, Bruker, et Micromass sont les leaders sur ce marché. Perkin Elmer a d'ailleurs créé en mars dernier un centre de recherche dédié à la protéomique. La société Oxford GlycoScience (OGS) développe quant à elle des partenariats en protéomique sur la base de deux outils de conception maison : le logiciel de bio-informatique Rosetta et le système de robotique Proteograph.

Marqueurs moléculaires
Depuis 1998, un contrat avec Pfizer porte sur l'identification de protéines spécifiques de la maladie d'Alzheimer. Tandis qu'un programme avec Incyte et diaDexus vise l'identification de nouveaux marqueurs moléculaires de cancers.

Les chercheurs d'OGS collaborent aussi avec le Ludwig Institute for cancer research sur la toute première étude systématique des modifications des protéines associées aux cancers. Un partenariat avec l'Université d'Oxford a aussi permis d'identifier une cinquantaine de protéines spécifiques de l'arthrite rhumatoïde.

Enfin, si la France s'est lancée assez tard dans l'analyse du protéome, plusieurs développements en cours pourraient bien renverser cette situation. L'une des limites actuelles de la protéomique concerne les protéines peu solubles dans l'eau, comme les protéines membranaires. Pour la plupart, ces protéines échappent à l'analyse protéomique d'électrophorèse car elles sont perdues au cours de l'analyse par électrophorèse 2D. Or justement, la Génopole Rhône-Alpes possède une expertise dans le domaine des protéines hydrophobes, qu'elle compte appliquer à l'étude systématique des protéines membranaires de plusieurs compartiments subcellulaires.

Les Français sont aussi en pointe dans la conception d'outils bio-informatiques. Un projet regroupe actuellement l'Inria (cellule Helix), la société Génome Express et le laboratoire de chimie des protéines du CEA sur un logiciel dénommé PSTmap. Objectif : exploiter le très grand nombre d'informations résultant des études protéomiques en les confrontant aux séquences génomiques. Autre piste : utiliser des biopuces pour analyser simultanément plusieurs protéines en évitant de les séparer par électrophorèse 2D. Michel Le Toullec

L'Impact :
Identification de cibles pharmacologiques ou pour la protection des cultures .
Analyse variétale en agriculture.


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