​Le cuivre est indispensable à la vie, mais il peut devenir toxique lorsqu'il s'accumule dans l'organisme. Ainsi, son élimination par les cellules du foie est insuffisante chez les personnes atteintes de la maladie de Wilson, une pathologie génétique qui touche une naissance sur 30 000 à 100 000 chaque année dans l'Hexagone. A contrario, les personnes atteintes du syndrome de Menkes, d'origine génétique également et un peu plus rare, ont un métabolisme du cuivre déficient et souffrent de neuro-dégénérescence progressive, avec un pronostic souvent très sombre. La mesure du taux de cuivre dans l'organisme constitue un outil de diagnostic important pour dépister au plus tôt ces pathologies et adapter au mieux la prise en charge. « Il existe peu de méthodes de mesure du taux de cuivre directes et facilement utilisables, explique Olivier Sénèque, chercheur au CEA-BIG1. Nous nous sommes inspirés d'une protéine liant le cuivre, présente chez certaines bactéries, pour concevoir une nouvelle façon de détecter le cuivre. »

Les bactéries en question sont à gram négatif2, comme les salmonelles ou Escherichia coli. Elles détiennent une protéine responsable du transport du cuivre, CusF. Ces convoyeuses de cuivre permettent aux bactéries d'éliminer le cuivre en surplus. « Elles ont la particularité d'incorporer un acide aminé, le tryptophane, capable, lorsqu'il est éclairé par une lumière ultra-violette (UV), d'exciter des lanthanides qui vont émettre de la lumière visible », explique le scientifique. Les chercheurs du CEA-BIG et du CEA-Inac ont alors imaginé un système qui attire le cuivre comme le fait CusF, composé, notamment, de tryptophane et d'un lanthanide, le terbium. Ce système de fluorescence agit en cascade : (a) la sonde piège le cuivre, (b)  le tryptophane contenu dans la sonde est excité (c) le terbium, lui-aussi contenu dans la sonde, est à son tour excité et émet une lumière verte. « Nous avons donc la base de conception d'une nouvelle sonde pouvant évaluer le taux de cuivre dans une cellule, souligne Olivier Sénèque. Nous souhaitons aujourd'hui aller plus loin en remplaçant le tryptophane par un composé plus adapté aux études de fluorescence par microscopie sur cellules vivantes, avec une excitation et une émission légèrement décalées pour rendre la détection plus facile. »

1. Institut de biosciences et de biotechnologies de Grenoble
2. Les bactéries à gram négatif se distinguent des bactéries à gram positif car elles possèdent une double membrane avec de nombreuses protéines. Elles apparaissent colorées en rose lorsque l'on utilise la technique de coloration de gram.