{"id":21758,"date":"2018-07-19T14:28:47","date_gmt":"2018-07-19T18:28:47","guid":{"rendered":"https:\/\/cifar661.wpengine.com\/cifarnews\/2018\/07\/19\/voir-la-vie\/"},"modified":"2025-12-18T05:47:35","modified_gmt":"2025-12-18T10:47:35","slug":"voir-la-vie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cifar.ca\/fr\/cifarnews\/2018\/07\/19\/voir-la-vie\/","title":{"rendered":"Voir la vie"},"content":{"rendered":"

Pour trouver r\u00e9ponse \u00e0 la plus grande des questions, il faut comprendre le monde \u00e0 la plus petite des \u00e9chelles<\/p>\n

Quand la lumi\u00e8re atteint votre \u0153il, des centaines de choses doivent se produire avant que vous ne puissiez la voir. Le tout commence par un seul groupe d\u2019atomes dont la pr\u00e9sence est responsable de la couleur de la r\u00e9tine. Ces atomes font partie d\u2019une plus grande prot\u00e9ine qui absorbe la lumi\u00e8re et, ce faisant, cette prot\u00e9ine change de forme, modifie la configuration de partenaires et se fixe \u00e0 ceux-ci avant de d\u00e9clencher une cascade d\u2019\u00e9v\u00e9nements menant \u00e0 la cr\u00e9ation d\u2019un signal transmis par les b\u00e2tonnets jusqu\u2019au nerf optique et, finalement, jusqu\u2019au cerveau. Tout cela se produit quasi instantan\u00e9ment, \u00e0 travers diverses \u00e9chelles spatio-temporelles.<\/p>\n

Coll\u00e8gues \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Toronto, Dwayne Miller<\/a>\u00a0et Oliver Ernst<\/a>\u00a0souhaitaient mieux comprendre le r\u00f4le jou\u00e9 dans cette r\u00e9action par la rhodopsine, un r\u00e9cepteur prot\u00e9ique photosensible. La rhodopsine d\u00e9clenche la stimulation nerveuse avec un rendement quantique de 65\u00a0pour cent pour chaque photon de lumi\u00e8re absorb\u00e9. Il s\u2019agit l\u00e0 de l\u2019une des r\u00e9actions chimiques les plus \u00e9volu\u00e9es sur le plan de l\u2019optimisation. Et comme Miller et Ernst le d\u00e9montreraient plus tard, cette r\u00e9action est aussi l\u2019une des r\u00e9actions chimiques les plus rapides que l\u2019on connaisse, se d\u00e9roulant \u00e0 la limite de la vitesse quantique, soit seulement en quelques quadrillioni\u00e8mes de seconde.<\/p>\n

Les deux chercheurs se sont dit que s\u2019ils r\u00e9ussissaient \u00e0 \u00e9lucider la m\u00e9canique de la rhodopsine et \u00e0 mieux comprendre les principes de conception n\u00e9cessaires \u00e0 l\u2019optimisation de la structure prot\u00e9ique, ils en retireraient des indices pour mettre au jour d\u2019innombrables autres processus biologiques. Quand ils ont entendu parler de l\u2019Appel \u00e0 id\u00e9es mondial du CIFAR de 2013, ils croyaient avoir le d\u00e9but d\u2019une proposition. Toutefois, ils savaient aussi qu\u2019ils devaient voir encore plus grand.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Alors, quelle \u00e9tait-elle cette tr\u00e8s grande id\u00e9e? Eh bien, nous \u00e9tions un peu en train de nous pencher sur la question \u201cQu\u2019est-ce que la vie?\u201d Voil\u00e0 la plus grande question que l\u2019on pourrait imaginer en biologie\u00a0\u00bb, se rem\u00e9morait Miller. \u00ab\u00a0C\u2019\u00e9tait assez audacieux. Je me suis dit qu\u2019on se ferait peut-\u00eatre d\u00e9monter, que c\u2019\u00e9tait peut-\u00eatre trop gros.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Mais non. Ils ont \u00e9t\u00e9 choisis pour cr\u00e9er et codiriger le programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie<\/a>\u00a0du CIFAR. Bien que les questions sur le sens de la vie sont larges et se posent depuis longtemps, Miller et Ernst ont jug\u00e9 que, pour la premi\u00e8re fois, la science disposait des outils n\u00e9cessaires pour aborder cette question directement. En raison d\u2019avanc\u00e9es th\u00e9oriques et exp\u00e9rimentales, ainsi que de perc\u00e9es technologiques r\u00e9centes, la science pouvait exploiter un tout nouvel ensemble de techniques pour tenter de mieux comprendre les \u00e9l\u00e9ments les plus fondamentaux de la vie, jusqu\u2019au niveau atomique. Apr\u00e8s quatre ans de recherche, depuis la cr\u00e9ation du programme, les deux chercheurs croient avoir trouv\u00e9 de premiers \u00e9l\u00e9ments de r\u00e9ponse \u00e0 la plus grande des questions.<\/p>\n

Films mol\u00e9culaires<\/h2>\n

Au fil de quelques ann\u00e9es, Miller et Ernst avaient observ\u00e9 la convergence de d\u00e9cennies de recherche en vue de trouver r\u00e9ponse aux questions fondamentales n\u00e9cessaires pour comprendre les syst\u00e8mes vivants. Les scientifiques n\u2019observent plus le monde de la m\u00eame fa\u00e7on. Par le pass\u00e9, ils ne pouvaient voir la vie que dans des \u00e9tats statiques; mais aujourd\u2019hui, la science est pass\u00e9e de la photographie mol\u00e9culaire aux films mol\u00e9culaires.<\/p>\n

Les perc\u00e9es technologiques ont jou\u00e9 un r\u00f4le tr\u00e8s important dans ces avanc\u00e9es. Des sources d\u2019\u00e9lectrons ultra-brillantes, un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules de table, mis au point par Miller, et des installations de rayons\u00a0X dont la valeur se calcule en milliards de dollars pourraient illuminer des mol\u00e9cules en mouvement. Des perc\u00e9es majeures en imagerie promettent de mener \u00e0 l\u2019\u00e9lucidation de la chimie qui sous-tend des processus essentiels \u00e0 la vie, comme l\u2019autor\u00e9plication mol\u00e9culaire. La mise en lien de toute cette information constitue un d\u00e9fi colossal. Toutefois, gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019apprentissage automatique et \u00e0 une plus grande puissance de calcul, les chercheurs ont indiqu\u00e9 la voie pour \u00e9tablir les liens entre la biochimie et la physique fondamentales des syst\u00e8mes non lin\u00e9aires, et l\u2019\u00e9mergence de la vie.<\/p>\n

Ernst donne l\u2019exemple de la cryomicroscopie \u00e9lectronique (cryo-EM) dont les cr\u00e9ateurs ont re\u00e7u le prix Nobel de chimie\u00a02017. La cryo-EM cong\u00e8le les mol\u00e9cules pour en capter des instantan\u00e9s 3D en mouvement. Cela faisait plus de trente ans qu\u2019on travaillait \u00e0 cette m\u00e9thode, mais la technologie de d\u00e9tection et les programmes computationnels ont atteint le niveau de rendement n\u00e9cessaire il n\u2019y a que cinq ans, dit Ernst.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Je crois encore que le meilleur est \u00e0 venir\u00a0\u00bb, dit Ernst. Pour lui, la r\u00e9solution atomique pour examiner le fonctionnement des syst\u00e8mes bio-logiques dans la cellule vivante est maintenant l\u2019\u00e9talon de r\u00e9f\u00e9rence.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Si vous examinez quelque chose qui est en mouvement, vous comprenez alors les liens qui existent entre les divers \u00e9l\u00e9ments et c\u2019est bien s\u00fbr beaucoup plus compliqu\u00e9. J\u2019esp\u00e8re seulement que \u00e7a ne nous prendra pas encore trente ans pour \u00e9lucider cette question.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Quand ils ont propos\u00e9 le programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie, Miller et Ernst esp\u00e9raient cr\u00e9er un programme qui \u00e9voluerait pour avoir la m\u00eame port\u00e9e que le projet du g\u00e9nome humain. Pour r\u00e9aliser quelque chose de cette envergure, il leur a fallu cr\u00e9er une \u00e9quipe qui pourrait faire avancer les d\u00e9veloppements technologiques et rehausser notre compr\u00e9hension de la biologie, de la chimie et de la physique fondamentales \u00e0 la base des syst\u00e8mes vivants. Le programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie compte des boursiers issus de nombreux domaines, comme la physique, la chimie, la biochimie, la g\u00e9n\u00e9tique et la m\u00e9decine, et ces chercheurs viennent du Canada, des \u00c9tats-Unis, d\u2019Angleterre, d\u2019Allemagne, de Suisse, de Chine et de Cor\u00e9e.<\/p>\n

Une fen\u00eatre vers le cerveau<\/h2>\n

\u00ab\u00a0Il s\u2019agit d\u2019un groupe de personnes dot\u00e9es d\u2019une exp\u00e9rience, d\u2019une expertise et de connaissances diff\u00e9rentes. Gr\u00e2ce \u00e0 cette h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9, le syst\u00e8me est encore plus puissant, car il examine chaque probl\u00e8me d\u2019un angle diff\u00e9rent\u00a0\u00bb, a dit Krzysztof Palczewski, professeur au d\u00e9partement de pharmacologie de l\u2019Universit\u00e9 Case Western Reserve. Il est Boursier principal au sein du programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie et l\u2019un des premiers chercheurs qu\u2019a embauch\u00e9s le programme.<\/p>\n

Pour Palczewski, c\u00e9l\u00e8bre pour sa d\u00e9couverte de la structure de la rhodopsine, c\u2019est l\u2019\u0153il qui peut nous peut aider \u00e0 r\u00e9pondre aux plus grandes questions de la vie.<\/p>\n

\u00ab\u00a0L\u2019\u0153il est comme une fen\u00eatre vers le cerveau\u00a0\u00bb, dit-il.<\/p>\n

L\u2019\u0153il a \u00e9volu\u00e9 avant le cerveau et l\u2019information qu\u2019il traite est en lien avec tout le syst\u00e8me nerveux, a-t-il expliqu\u00e9. De plus, on peut avoir recours \u00e0 des m\u00e9thodes et \u00e0 des techniques qui existent d\u00e9j\u00e0 en biochimie, en pharmacologie et en imagerie pour \u00e9tudier l\u2019\u0153il.<\/p>\n

Palczewski a pass\u00e9 sa carri\u00e8re \u00e0 \u00e9tudier la chimie et la biologie de la vision, mais le programme du CIFAR lui a permis de les \u00e9tudier d\u2019une nouvelle fa\u00e7on. Dans un article r\u00e9cent, Palczewski et Daniel Figeys (Universit\u00e9 d\u2019Ottawa), Boursier principal, ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 plusieurs voies de signalisation en jeu dans la phagocytose, le mode de renouvellement des cellules photor\u00e9ceptrices.<\/p>\n

p.p1 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 0.0px; text-align: center; line-height: 22.0px; font: 15.0px ‘Circular Std’; color: #2bbbe9}<\/p>\n

\u00ab\u00a0Alors, quelle \u00e9tait-elle cette tr\u00e8s grande id\u00e9e? Eh bien, nous \u00e9tions un peu en train de nous pencher sur la question \u201cQu\u2019est-ce que la vie?\u201d Voil\u00e0 la plus grande question que l\u2019on pourrait imaginer en biologie\u00a0\u00bb<\/p>\n

Chaque jour, les cellules photor\u00e9ceptrices dans la r\u00e9tine sont remplac\u00e9es au fil de la synth\u00e8se de nouvelles membranes et de nouvelles prot\u00e9ines. Sans ce processus, avec le temps, nous deviendrions aveugles. Les scientifiques savent depuis longtemps que la phagocytose a un r\u00f4le \u00e0 jouer dans ce processus, mais nous comprenons encore mal la nature de ce r\u00f4le. Figeys est un sp\u00e9cialiste de la prot\u00e9omique, un domaine de la biotechnologie qui examine les liens complexes et les donn\u00e9es en jeu dans les r\u00e9seaux de prot\u00e9ines. En examinant ces liens, les deux chercheurs souhaitent \u00e9lucider le fondement mol\u00e9culaire de ce processus et d\u2019autres.<\/p>\n

L\u2019exploration des voies oculaires nous permet de mieux comprendre notre organisme dans son ensemble. Dans l\u2019\u0153il se trouvent des r\u00e9cepteurs photosensibles qui font partie de la famille des r\u00e9cepteurs coupl\u00e9s aux prot\u00e9ines\u00a0G (RCPG). Ces r\u00e9cepteurs sont comme des \u00ab\u00a0passerelles jusqu\u2019\u00e0 la cellule\u00a0\u00bb et l\u2019aident \u00e0 sentir son environnement. De plus, ils sont essentiels \u00e0 la conception de m\u00e9dicaments; environ la moiti\u00e9 de tous les m\u00e9dicaments existants cible ce type de r\u00e9cepteurs.<\/p>\n

Dans les illustrations de manuels, les RCPG ressemblent \u00e0 des nouilles de piscine qu\u2019on aurait enfil\u00e9es les unes dans les autres, ou \u00e0 des rubans boucl\u00e9s le long de la membrane de la cellule. Ces rubans se tortillent et se plient pour envoyer des messages, et d\u00e9terminent quand et o\u00f9 les hormones se fixent \u00e0 des r\u00e9cepteurs sp\u00e9cifiques. Mais il y a quelques d\u00e9cennies, les scientifiques n\u2019avaient aucune id\u00e9e de leur apparence et ne savaient pas s\u2019ils prenaient la forme d\u2019une mol\u00e9cule.<\/p>\n

Brian Kobilka, conseiller du CIFAR, a re\u00e7u conjointement le prix Nobel de chimie pour ses \u00e9tudes, r\u00e9alis\u00e9es dans les ann\u00e9es\u00a01980, qui ont men\u00e9 \u00e0 la d\u00e9couverte de la famille des RCPG. En 2011, il a r\u00e9ussi \u00e0 capter la premi\u00e8re image d\u2019un r\u00e9cepteur juste au moment de son activation par une hormone. Le comit\u00e9 Nobel a parl\u00e9 d\u2019\u00ab\u00a0un chef-d\u2019\u0153uvre mol\u00e9culaire\u00a0\u00bb.<\/p>\n

De meilleurs m\u00e9dicaments<\/h2>\n

Un autre changement de paradigme dans les recherches sur les RCPG \u00e9mane des travaux de Michel Bouvier (Universit\u00e9 de Montr\u00e9al), Boursier principal. Bouvier a d\u00e9couvert que de nombreuses mutations menaient \u00e0 la maladie \u00e0 cause d\u2019un mauvais repliement des prot\u00e9ines. De plus, il a trouv\u00e9 une fa\u00e7on de r\u00e9tablir le repliement de r\u00e9cepteurs ayant subi une mutation entra\u00eenant la maladie par le recours \u00e0 des \u00ab\u00a0chaperons pharmacologiques\u00a0\u00bb.<\/p>\n

\u00ab\u00a0L\u2019utilisation de ces \u201cchaperons\u201d en milieu clinique promet de faciliter la mise au point de traitements pour ces maladies\u00a0\u00bb, a dit Bouvier. L\u2019une des maladies cibl\u00e9es par le groupe de Bouvier pour la mise au point de chaperons pharmacologiques th\u00e9rapeutiques est l\u2019ob\u00e9sit\u00e9 morbide pr\u00e9coce familiale.<\/p>\n

Qui plus est, les \u00e9tudes de Bouvier ont men\u00e9 au concept de la s\u00e9lectivit\u00e9 fonctionnelle des RCPG en vertu duquel des compos\u00e9s peuvent r\u00e9guler s\u00e9lectivement des sous-ensembles d\u2019activit\u00e9s contr\u00f4l\u00e9es par un RCPG donn\u00e9. Cela ouvre la voie \u00e0 la mise au point de m\u00e9dicaments encore plus efficaces comptant moins d\u2019effets secondaires pour de nombreuses indications cliniques.<\/p>\n

Dans cette qu\u00eate pour mieux comprendre la vie et sa cr\u00e9ation, les boursiers du CIFAR contribuent \u00e0 la conception de meilleurs m\u00e9dicaments, r\u00e9volutionnent les technologies et changent la fa\u00e7on dont nous nous voyons et dont nous voyons le monde. Voil\u00e0 ce qui se trouve au c\u0153ur du programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie. Miller et Ernst s\u2019entendent pour dire qu\u2019\u00ab\u00a0il faut le voir pour le croire\u00a0\u00bb et, encore plus important, pour le comprendre.<\/p>\n

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\u00ab\u00a0Nous vivons dans une nouvelle \u00e9poque scientifique o\u00f9 nous pouvons v\u00e9ritablement nous attaquer \u00e0 cette grande question qui est sur toutes les l\u00e8vres \u00bb<\/p>\n

Cette id\u00e9e transpara\u00eet dans toutes leurs recherches et aussi dans leurs initiatives de diffusion du savoir. Miller est le fondateur de Science Rendezvous, un festival scientifique pancanadien qu\u2019il a lanc\u00e9 en 2008 pour faire sortir la science du laboratoire et la faire vivre dans la communaut\u00e9. Depuis lors, plus de 200\u00a0000\u00a0Canadiens, y compris 6000\u00a0b\u00e9n\u00e9voles, ont pu r\u00e9aliser des exp\u00e9riences pratiques qui changent leur fa\u00e7on de voir la science dans la vie quotidienne. Pour \u00eatre en mesure de mieux expliquer la science \u00e0 l\u2019aide du principe \u00ab\u00a0il faut le voir pour le croire\u00a0\u00bb, Ernst a r\u00e9cemment mis au point la premi\u00e8re conf\u00e9rence en r\u00e9alit\u00e9 virtuelle interactive sur la biochimie avec l\u2019aide de ses \u00e9tudiants dipl\u00f4m\u00e9s. En ayant recours \u00e0 des visualiseurs de mol\u00e9cules sp\u00e9ciaux d\u2019Autodesk, les membres de l\u2019auditoire ont pu regarder une prot\u00e9ine en mouvement et imaginer ce que pourrait \u00eatre la vie dans une cellule.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Pour nous, la diffusion du savoir est tr\u00e8s importante, nous voulons que les gens puissent avoir acc\u00e8s \u00e0 nos recherches\u00a0\u00bb, a dit Ernst. \u00ab\u00a0Nous pouvons ainsi illustrer ce qui se passe dans le monde au niveau mol\u00e9culaire, par exemple \u2026 et les gens peuvent en faire l\u2019exploration eux-m\u00eames.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Les grandes questions<\/h2>\n

Le programme Architecture mol\u00e9culaire de la vie examine d\u00e9j\u00e0 les trois caract\u00e9ristiques qui d\u00e9terminent si quelque chose est en vie \u2013 la capacit\u00e9 de reproduction, la capacit\u00e9 de mutation et la capacit\u00e9 catalytique ou d\u2019auto\u00e9quilibre. Il peut se r\u00e9v\u00e9ler difficile de trouver r\u00e9ponse \u00e0 ces questions. De plus, elles s\u2019entrem\u00ealent et les r\u00e9sultats obtenus servent probablement mieux \u00e0 mettre \u00e0 l\u2019essai une question que de fournir une r\u00e9ponse.<\/p>\n

Quand ils trouveront finalement r\u00e9ponse \u00e0 \u00ab\u00a0la grande question\u00a0\u00bb, de nombreuses questions \u00e9thiques surgiront. Certaines circulent d\u00e9j\u00e0 \u00e0 propos de l\u2019intelligence artificielle, mais un tout nouveau d\u00e9bat \u00e9mergerait en ce qui concerne des organismes dont la cr\u00e9ation ne d\u00e9coulerait pas d\u2019un autre syst\u00e8me vivant.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Nous vivons dans une nouvelle \u00e9poque scientifique o\u00f9 nous pouvons v\u00e9ritablement nous attaquer \u00e0 cette grande question qui est sur toutes les l\u00e8vres et nous croyons qu\u2019avec le temps nous pourrons \u00e9lucider ce qui est \u00e0 la base d\u2019un syst\u00e8me vivant\u00a0\u00bb, a dit Miller.<\/p>\n

Quand on lui demande si cela se fera de son vivant, Miller r\u00e9pond \u00ab\u00a0oui\u00a0\u00bb, sur un ton convaincu.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Tu seras tr\u00e8s vieux\u00a0\u00bb, dit Ernst avec le sourire.<\/p>\n

Apr\u00e8s les rires, ils se sont rapidement mis \u00e0 dresser une liste des \u00e9l\u00e9ments n\u00e9cessaires pour que cela se produise, qu\u2019il s\u2019agisse de nouvelles technologies, de nouveaux d\u00e9tecteurs ou d\u2019une meilleure compr\u00e9hension de la physique. Il s\u2019agirait d\u2019un exploit \u00e9norme que d\u2019atteindre cet objectif au fil d\u2019une vie, mais Miller et Ernst conviennent qu\u2019ils n\u2019ont m\u00eame pas autant de temps.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Vous verrez ce qui se passe dans dix ou vingt ans\u00a0\u00bb, a dit Miller. \u00ab\u00a0Je crois que je durerai assez longtemps.\u00a0\u00bb<\/p>\n

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