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Il existe des découvertes qui ne se dessinent qu’après des années de recherche méthodique. Et puis, il y a celles qui surgissent là où on ne les attend pas. C’est ainsi que Kirill Kovalev, biologiste structural, a croisé pour la première fois le chemin de cette mystérieuse protéine bleue.
Baptisées cryorhodopsine, elle est issue d’une classe très rare de protéines sensibles à la lumière. Venue tout droit des environnements les plus glacés de notre planète, elle est à même de moduler l’activité électrique des cellules, y compris celles du cerveau.
Une lumière dans la glace, voilà comment tout a commencé
Kirill Kovalev est l’un des experts à l’origine de cette découverte. Il a consacré des années à étudier les rhodopsines. Ces pigments qui transforment la lumière en signaux électriques.
Puis un jour, alors qu’il explorait des bases de données protéiques, il est tombé sur une bizarrerie. Un type étrange de rhodopsines qui ne ressemblait à rien de connu.
« Je me suis spécialisé dans les rhodopsines atypiques et pensais en maîtriser tous les aspects, jusqu’à ce que celles-ci apparaissent. », explique-t-il.
Normalement, on ne retrouve ces pigments que dans des milieux aquatiques tempérés. Mais comme dit plus haut, ceux-ci sont différents, voire précieux. Tellement que l’équipe de chercheurs leur a donné le nom de cryorhodopsines.
Ils sont issus d’environnements glacés, tels que les glaciers et les zones montagneuses d’altitude. Et contrairement aux rhodopsines classiques, souvent de couleur rose-orangée, ils arborent une teinte bleue intense.
Elle témoigne d’une sensibilité particulière à la lumière rouge. Alors, très vite, Kovalev et son équipe réalisent qu’ils ont peut-être entre les mains un outil biologique d’une puissance inédite. Pourquoi ?
Parce que la lumière rouge activateur et désactivateur de la protéine bleue a un super pouvoir. Elle est capable de pénétrer les tissus biologiques en profondeur sans les abîmer. Mieux encore, elle est en mesure d’aller plus en profondeur, jusqu’à certaines cellules. Celles du cerveau, par exemple.
Elle peut ainsi influer directement sur le comportement de cellules vivantes.
Un interrupteur lumineux pour cellules cérébrales
Bien évidemment, sans preuve, le docteur en biologie structurale et ses collaborateurs ne peuvent rien avancer. Alors, ils ont mené des expériences en laboratoire.
Les chercheurs ont appliqué des cryorhodopsines à des cellules cérébrales en culture. À noter que puisque ces protéines sont extrêmement sensibles à la lumière, l’équipe a dû travailler dans l’obscurité quasi totale.
Résultat : ils ont découvert qu’une exposition aux ultraviolets produit des courants électriques. Par contre, la lumière verte, elle, rend les cellules plus actives. Et les UV ainsi que la lumière rouge les diminuent.
En d’autres termes, cela signifie que selon la couleur de la lumière, on pouvait réveiller ou endormir les cellules.
Cela dit, l’équipe de Kovalev a également mis en évidence autre chose en s’appuyant sur des analyses spectroscopiques poussées. Apparemment, ces protéines réagissent à la lumière UV avec une lenteur inhabituelle.
Or, ce comportement pourrait aider certains microbes à détecter plus efficacement les rayons UV nocifs. Pratique non ?
Pour Tobias Moser, spécialiste de l’optogénétique, les implications sont immenses. Il voit déjà poindre une nouvelle génération d’outils pour la recherche et la médecine. Les genres capables de moduler l’activité neuronale sans intrusion, juste avec un faisceau lumineux.
Malgré cela, ces protéines ne sont pas encore prêtes à être utilisées en laboratoire ou en clinique.
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