​Observer la structure de protéines dans leur milieu naturel n'est pas chose facile. Pour cela, il faut en général les extraire, les purifier, voire les cristalliser. Une équipe de l'Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot du CEA a testé une technique de résonance paramagnétique électronique (RPE) pour déterminer la distance intramoléculaire dans une protéine à l'intérieur de cellules bactériennes intactes d'Escherichia coli. C'est une première, qui permettra, de proche en proche, de remonter à la structure entière de ladite protéine.

La technique RPE appelée Peldor (Pulsed electron double resonance) a été utilisée. « Elle détecte l'interaction entre les spins électroniques de deux ions métalliques de transition qui contiennent des électrons non apparié, par exemple entre deux ions gadolinium(III) ou deux ions manganèse(II), explique Leandro Tabares, dernier auteur de cette étude. Il devient ainsi possible de mesurer la distance entre deux spins électroniques, donc entre deux métaux. » Des distances entre 2 et 15 nm sont accessibles. « Nous avons construit par fusion génétique une protéine intégrant deux peptides à sa surface, à ses deux extrêmes, poursuit le scientifique. Ce peptide a la particularité de pouvoir accrocher les atomes de gadolinium qui passent à sa proximité. » Cette protéine génétiquement modifiée a été conçue pour ne pas perturber le fonctionnement de la cellule vivante. Ainsi, il est possible de mesurer la distance entre deux points de la protéine avec une grande précision, et ce dans son milieu naturel sans nécessité de purification ou de marquage in vitro. En faisant varier les points d'accroche des deux peptides sur la protéine, la structure de cette dernière peut être approchée. « C'est la première fois que l'on regarde une protéine avec une sonde de spin synthétisée dans la cellule », précise Leandro Tabares. Il suffit en effet de mettre en contact le milieu cellulaire avec du gadolinium pour que ce dernier rentre dans la cellule, s'accroche spontanément aux peptides et procure des informations sur la distance entre les deux peptides de la protéine.

Quelle est la prochaine étape ? « Si nous n'avons pas repéré d'effet toxique du gadolinium dans les cellules, nous comptons travailler avec un autre métal, le manganèse, que l'on trouve naturellement dans les cellules, répond le chercheur. Bien évidemment, nous envisageons aussi de répondre à de vraies questions biologiques et de sonder différents types cellulaires. »