Les protéines fluorescentes sont très utiles en biologie cellulaire pour marquer d’autres protéines d’intérêt que les scientifiques souhaitent étudier. Leur potentiel est reconnu depuis longtemps. En effet, la découverte et les applications de la protéine fluorescente verte GFP, issue de la méduse bioluminescente Aequorea victoria, a donné lieu au prix Nobel de chimie en 2008.
La GFP (Green Fluorescent Protein) est intrinsèquement fluorescente. Son gène est fusionné in vitro par les biologistes au gène de la protéine d’intérêt. Ce nouveau gène recombinant est ensuite injecté dans des cellules et son activité observée à l’aide d’un microscope à fluorescence. « Bien que les GFPs soient dotées d’un remarquable rendement d’absorption et de fluorescence, leur fluorophore est capricieux et fragile, expliquent Martin Byrdin, chercheur à l’IBS et Klaus Brettel, biophysicien à l’I2BC. Ainsi, il peut entrer dans des périodes dites ‘obscures’ d’inactivité temporaire et, après environ 100 000 cycles d’excitation et d’émission, il s’éteint définitivement.» Les modifications chimiques de ces états obscurs sont souvent importantes et donc irréversibles. Toutefois, les scientifiques soupçonnaient un état en amont où ces modifications sont encore réversibles et dont la connaissance permettrait d’améliorer le comportement des GFPs.
Afin de détecter cet état obscur ‘fantôme’, les chercheurs ont poussé aux limites de sa résolution la spectroscopie d’absorption transitoire, une technique peu appliquée jusqu’ici aux protéines fluorescentes. Ils ont ainsi caractérisé les propriétés photochimiques (spectres, cinétiques, réactivité) et ont conclu qu'il s'agit d’un état triplet (ayant deux électrons non appariés de spin parallèle) d’une durée de vie inhabituellement longue (quelques millièmes de secondes au lieu de quelques millionièmes dans beaucoup d'autres cas). Ces avancées permettront de mieux comprendre le fonctionnement photophysique des protéines fluorescentes pour, in fine, les optimiser.