Une matrice extracellulaire artificielle
Les protéines, de longues chaînes de peptides constitués de séquences d'acides aminés, entrent en jeu dans de nombreuses fonctions au niveau cellulaire jusqu'au niveau de l'organisme. Il n'est donc pas surprenant que les peptides et les protéines sont le centre d'intérêt de nombreuses études se penchant sur leur structure en 3D, leur formation et leurs fonctionnalisations, ainsi que leur rôle dans la maladie et le bien-être. Néanmoins, peu d'entre ces études ont abordé le rôle du milieu extra- et intracellulaire complexe dans le processus d'auto-assemblage. De telles connaissances sont nécessaires pour exploiter le potentiel des thérapies moléculaires injectables qui s'auto-assembleront en peptides fonctionnels et en nanostructures fibrillaires, créant des matrices thérapeutiques au sein de l'organisme. L'idée est d'injecter des molécules qui répliquent les caractéristiques biologiques, tant structurelles que fonctionnelles, de la matrice extracellulaire. Elles fourniront une matrice temporaire pour la régénération de tissus qui se dégraderont et seront éliminés ou réincorporés en nouveaux tissus une fois le processus initié. Une telle thérapie, qui semble sortir tout droit d'un film de science-fiction, requiert un contrôle parfait sur les processus d'auto-triage et de co-assemblage. De même, une expertise dans le rôle des séquences d'acides aminés des peptides pour dicter les interactions moléculaire est également nécessaire. Tel était l'objectif du projet SELFBIOLOGICS («Mimicry of biology supramolecular logics towards self-assembly of artificial components for life»), financé par l'UE. Les lipides de la membrane cellulaire migrent entre les biomembranes. Les peptides peuvent donc aisément changer d'emplacement, devenir hydrosolubles et migrer d'une nanostructure pour se ré-assembler dans une autre. Les scientifiques ont étudié la dynamique d'échange rapide dans les systèmes d'auto-assemblage de peptides en utilisant des techniques de fluorescence pour déterminer le rôle des séquences d'acides aminés dans la vitesse d'échange. Ils ont ensuite appliqué une méthode de microscopie optique à haute résolution (la microscopie de reconstruction optique stochastique) pour étudier la distribution moléculaire le long des fibres individuelles pendant le processus d'échange. La biomédecine évolue rapidement et les traitements tentent constamment de cibler des molécules spécifiques et d'administrer les médicaments aux tissus ou systèmes cellulaires spécifiques. Des techniques peu invasives comme l'injection de molécules pour l'auto-assemblage de matrices extracellulaires artificielles et la régénération de tissus devraient avoir un impact socio-économique énorme. SELFBIOLOGICS a renforcé les connaissances nécessaires sur les processus dynamiques et mécaniques de l'auto-assemblage de peptides, ouvrant la voie à des thérapies futures.
Mots‑clés
Matrice extracellulaire, peptide, auto-assemblage, régénération de tissu, composants artificiels
