La protéomique est encore un domaine de recherche relativement jeune, qui examine de plus près l’ensemble de toutes les protéines (protéome) et tente de découvrir quelles protéines sont présentes dans les cellules, quelles fonctions elles ont et comment elles interagissent. Notre corps entier est composé de milliers de protéines différentes. Et les enzymes, qui sont également constituées de protéines, régulent d’importants processus métaboliques.
Avec l’aide de la protéomique, nous pouvons créer une sorte d’immense bibliothèque dans laquelle les protéines sont classées et catégorisées. Cela nous permet d’obtenir une meilleure compréhension des interactions dans notre corps et de comprendre quels processus sont perturbés dans les maladies ou comment les médicaments agissent sur le corps.Nous t’expliquons dans cet article, de manière claire, ce qu’est la protéomique, quel est son lien avec l’épigénétique et comment nous pouvons utiliser cette technique.
Qu’est-ce que la protéomique ?
Formulé de manière tout à fait neutre, la protéomique est l’étude et l’analyse globales du protéome, c’est‑à‑dire l’ensemble de toutes les protéines qui sont exprimées à un moment donné dans une cellule, un tissu, un organisme ou un système biologique spécifique. Elle s’intéresse à l’identification, à la quantification, à la structure, à la fonction et aux interactions des protéines, ainsi qu’à leurs modifications dans différentes conditions.
Grâce à l’utilisation de technologies avancées, telles que la spectrométrie de masse et les outils bioinformatiques, la protéomique vise à acquérir une compréhension détaillée du rôle des protéines dans les processus biologiques et les maladies et contribue ainsi de manière significative au développement de nouvelles méthodes de diagnostic, de thérapies et à la compréhension des mécanismes des maladies.
Le protéome comme la garde-robe de ta vie
La protéomique – peut-on l’expliquer plus simplement ?
Il est vrai que les bases complexes de la protéomique ne sont pas si faciles à expliquer. Dans notre article sur l’épigénétique nous l’avons comparée aux curseurs de volume .Pour la protéomique, nous pouvons utiliser une autre analogie : une armoire.
Imagine que ton armoire est remplie à ras bord de différents vêtements, qui remplissent chacun une fonction spécifique. Chaque vêtement représente une protéine dans ton corps, et l ensemble de toutes les protéines (c’est-à-dire de ton armoire) est appelé protéome .
Tout comme une armoire, le protéome peut être très varié, avec un large éventail de protéines responsables de différentes fonctions et processus cellulaires. Certaines protéines sont comme tes vêtements préférés, que tu portes souvent et qui jouent un rôle important dans ta vie quotidienne. Ici, on parlerait de protéines essentielles .
D’autres protéines sont comme les vêtements rarement portés ou saisonniers, qui ne sont nécessaires qu’à certaines occasions.
La garde-robe de la vie
Tout comme tu organises ta garde-robe selon tes besoins et sélectionnes certains vêtements qui correspondent à ton style, ton corps régule l’expression et l’activité de différentes protéines en fonction des exigences et des conditions. Ce processus est appelé protéomique et implique l’étude et l’analyse de l’ensemble des protéines d’une cellule, d’un tissu ou d’un organisme à un moment donné.
Par exemple, lorsque tu t’entraînes, ton corps peut produire des protéines qui sont importantes pour la régénération musculaire et le développement d’une nouvelle masse musculaire. Ces protéines sont activées afin de répondre aux exigences spécifiques de ton entraînement. De la même manière que tu choisis peut-être tes vêtements de sport pour te préparer à ta séance d’entraînement, ton corps sélectionne certaines protéines pour permettre les adaptations physiologiques à l’entraînement.
La protéomique nous permet d’étudier l’interaction complexe des protéines dans les systèmes biologiques et de comprendre comment elles réagissent à différents facteurs environnementaux, maladies ou interventions thérapeutiques. Grâce à l’analyse du protéome, nous pouvons obtenir des informations sur le fonctionnement des cellules et des tissus et découvrir de nouvelles possibilités pour le diagnostic, le traitement et la prévention des maladies. Pour reprendre l’analogie, nous examinons quels « vêtements » sont utilisés dans quelles situations de la vie.
Pourquoi utilise-t-on la protéomique ?
La protéomique offre une sorte de « aperçu en direct » de la cellule. Avec la génétique, nous avons jusqu’à présent pu « seulement » rendre visibles les plans de construction. Grâce à la protéomique, il est désormais possible d’obtenir un nouveau point de vue. Nous pouvons voir si les protéines sont à nouveau modifiées après leur traduction, z.B. par des phosphorylations ou des glycosylations. Cela signifie que nous obtenons un aperçu plus détaillé des processus de la cellule. Ainsi, les chercheurs peuvent également mieux étudier les interactions protéine-protéine et donc mieux comprendre des voies de signalisation biologiques complexes.
Quels sont les avantages de la protéomique ?
La protéomique est la prochaine étape vers une médecine plus personnalisée. Grâce aux efforts de recherche, il pourrait à l’avenir être possible d’identifier plus précisément de nouveaux biomarqueurs de maladies ou des molécules cibles thérapeutiques. De plus, la protéomique peut nous aider à mieux comprendre comment les médicaments agissent sur le corps.
La recherche en est encore relativement à ses débuts, mais il existe déjà quelques études très intéressantes. Dans cette étude 36 personnes présentant des conditions différentes ont été testées avant et après l’exercice physique. Les analyses étaient extrêmement complètes, allant des analyses sanguines aux analyses du protéome et jusqu’aux analyses génétiques.Les chercheurs ont pu constater que certaines protéines pouvaient servir de marqueurs pour les performances ultérieures au test d’endurance. Ils ont également découvert que les personnes présentant une résistance à l’insuline montrent une réaction modifiée à l’exercice. Avant d’en déduire des approches thérapeutiques précises, il reste encore quelques recherches à mener, mais les résultats sont déjà extrêmement prometteurs.
Comment mesure-t-on les protéines ?
Il existe différentes méthodes pour mesurer les protéines. Pour la protéomique, un spectromètre de masse est d’une grande importance. Mais comment fonctionne un tel appareil ?
Un spectromètre de masse est comme une balance sophistiquée, qui trie de minuscules particules comme les protéines ou les peptides (courts segments de protéines) en fonction de leur poids.Imagine que tu as un sac avec des billes de tailles différentes et que tu souhaites les trier selon leur taille. Un spectromètre de masse fait essentiellement la même chose, mais avec des molécules. Pour que tu puisses mieux te représenter le processus qui se cache derrière, nous t’avons présenté les différentes étapes de travail de la manière la plus simple possible :
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Étape 1 : Préparation de l’échantillon
Tout d’abord, les protéines sont extraites d’un échantillon de cellules ou de tissus. Comme les protéines sont trop grandes et complexes pour être analysées directement, on les « découpe » en parties plus petites, appelées peptides, par un processus nommé digestion (similaire à la digestion des aliments).
Étape 2 : Ionisation
Les peptides sont ensuite introduits dans le spectromètre de masse, où ils sont ionisés. Cela signifie que les peptides deviennent électriquement chargés, un peu comme lorsque tu frottes des ballons contre tes cheveux et qu’ils « collent » ensuite au mur.
Étape 3 : Vol à travers le spectromètre de masse
Les peptides chargés sont envoyés à travers le spectromètre de masse. L’appareil utilise des champs électriques pour accélérer les peptides. Plus un peptide est léger, plus il se déplace rapidement dans l’appareil. C’est comme si tu faisais passer des balles de tailles différentes dans une soufflerie : les plus petites volent plus vite que les plus grandes.
Étape 4 : Détection
À la fin du « vol », les peptides atteignent un détecteur. Le détecteur mesure la vitesse à laquelle chaque peptide est arrivé, ce qui permet de déduire son poids (plus précisément, le rapport masse/charge).Ces informations sont représentées dans un spectre qui ressemble à un diagramme de montagne, avec des pics correspondant à différents peptides.
Étape 5 : Analyse des données
Les données collectées – le spectre de masse – sont comparées à une base de données contenant des informations sur des peptides et des protéines connus. Grâce à cette comparaison, les scientifiques peuvent déterminer, quelles protéines étaient présentes dans l’échantillon et en quelle quantité.
Un spectromètre de masse fonctionne donc comme une balance très précise qui décompose les protéines en plus petites parties, charge électriquement ces parties, les fait ensuite traverser un appareil et mesure la vitesse à laquelle elles se déplacent. Ces informations nous aident à comprendre quelles protéines sont présentes dans une cellule ou un tissu et comment elles fonctionnent.
Conclusion sur la protéomique
La protéomique est un domaine de recherche encore relativement jeune. L’un des premiers articles sur ce sujet est paru en 2000 dans le prestigieux journal The Lancet sous le titre : « Preotomics: new perspectives, new biomedical opportunities ».
Depuis, la recherche a beaucoup progressé. Les méthodes sont devenues de plus en plus sophistiquées et moins coûteuses, ce qui a permis d’étudier la protéomique à plus grande échelle. Grâce au recours à l’intelligence artificielle (IA), la science peut mieux analyser les énormes quantités de données et ainsi à l’aide de la protéomique découvrir de nouveaux biomarqueurs ou développer de nouvelles thérapies.
