Liaison, 9 mars 2006

Applications génétiques à l'heure du thé

Un Ficus rose le lundi, vert
le mardi, violet le mercredi…

PIERRE MASSE

Vendredi, 16 h 30 au café le Kudsak de l'Université de Sherbrooke. Si vous entendez à la table d'à côté quelqu'un proposer de changer la couleur des plantes sur demande, ce n'est peut-être pas l'effet d'un vieux scotch…Vous venez probablement de surprendre Daniel Lafontaine et ses étudiants en compagnie d'autres jeunes chercheurs durant leur traditionnel tea time…

Un coup de pinceau génétique : le riborégulateur

Ces applications surprenantes des recherches du professeur Daniel Lafontaine, biophysicien à la Faculté des sciences, ne sont peut-être qu'un jeu intellectuel, mais elles illustrent bien les possibilités offertes par la connaissance de certains éléments de contrôle de la régulation génétique, appelés riborégulateurs. «On pourrait produire des plantes dont les riborégulateurs présents sur les molécules responsables de la pigmentation soient activés par de la vitamine C, avance-t-il. Il suffirait alors d'arroser avec une solution de vitamine C qu'on trouve en pharmacie pour que la plante prenne sur commande une couleur rouge, rose, violette ou verte…»

Plaisirs scientifiques au tea time

Ce plaisir du jeu scientifique a débuté en 1999 lorsqu'après son doctorat, Daniel Lafontaine est parti étudier à l'Université de Dundee au Royaume-Uni. «Là-bas, le patron du laboratoire, qui était anglais, conviait les chercheurs à 11 h pour le tea time, où tous discutaient librement, raconte-t-il. Avec l'accent, les trois premiers mois je ne comprenais rien, mais progressivement je m'y suis fait et j'ai surtout pris goût à ces échanges scientifiques hors normes.» Trois ans plus tard, il en est revenu avec l'habitude du tea time qu'il a adapté à la culture québécoise, mais surtout avec une expertise dont l'acronyme semble taillé sur mesure pour notre climat : le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer).

Fait FRET!

Au Canada, Daniel Lafontaine utilise le FRET d'une façon unique. En effet, cette technique lui permet de construire des modèles tridimensionnels des acides ribonucléiques (ARN) qui jouent des rôles essentiels dans les processus qui utilisent l'information génétique pour assurer le fonctionnement des cellules. Un peu comme le fait un bon tailleur pour un costume sur mesure, Daniel Lafontaine relève les distances qui séparent différents points sur la molécule d'ARN. Toutefois, comme ces distances sont 10 millions de fois plus petites qu'un centimètre, au lieu d'utiliser un ruban, le biophysicien fixe deux particules fluorescentes sur des sites sélectionnés et illumine la molécule par une lumière appropriée. L'intensité de la lumière produite par les deux particules fluorescentes permet ensuite de connaître la distance qui les sépare. En répétant ces mesures sur plusieurs paires de points, il obtient le modèle en trois dimensions de la molécule. «Avec les techniques classiques, c'est un travail de moine qui peut durer plusieurs années et qui ne permet pas de suivre la réorganisation spatiale d'une molécule puisqu'on travaille avec des cristaux, explique le professeur Lafontaine. En utilisant le FRET en solution, c'est un peu magique car ça permet d'obtenir sur-le-champ des mesures extrêmement précises, beaucoup plus près de la réalité.»

L'étincelle

En 2002, alors que Daniel Lafontaine démarre ses recherches dans son propre laboratoire, il entend parler de l'hypothèse d'un chercheur qui met fin au doute qui plane depuis plus de 30 ans sur la régulation de certains gènes. «Ronald Breaker à Yale s'est dit que certaines vitamines devaient lier directement l'ARN messager plutôt que les protéines, comme on le pensait jusqu'alors, raconte-t-il. Ces mécanismes impliquaient probablement des riborégulateurs méconnus de l'ARN et pour les comprendre, il nous fallait leurs représentations en trois dimensions. Alors j'ai fait le rapprochement avec la technique FRET que je connaissais très bien, et j'ai commencé à travailler là-dessus.»

Maquette d'un riborégulateur

Daniel Lafontaine a concentré ses recherches sur trois riborégulateurs d'une bactérie commune et a obtenu leurs représentations spatiales par la technique du FRET : «Pour un riborégulateur, on a mesuré 14 distances, ce qui nous a conduits à deux possibilités de configuration spatiale suffisamment différentes pour qu'une seule soit retenue par d'autres tests.» Le biophysicien obtient alors une sorte de maquette virtuelle en trois dimensions constituée par quatre sortes de bases. À l'aide de cette représentation, il peut changer une base et voir la nouvelle forme que prend la zone de régulation de la molécule d'ARNm. Ce modèle a déjà permis de comprendre comment la liaison d'une vitamine provoque une réorganisation de la structure de l'ARNm.

L'énigme à résoudre

Cette découverte confirme que contrairement aux autres systèmes de contrôle génétique connus, les riborégulateurs ne requièrent pas l'aide de protéines et procurent donc un lien direct entre l'information génétique codée par l'ARNm et l'environnement immédiat. D'autres chercheurs ont maintenant identifié des riborégulateurs dans les trois royaumes du vivant, ce qui suggère fortement qu'ils peuvent être des représentants d'une forme archaïque de régulation génétique. «L'énigme n'est pas résolue car il reste à savoir pourquoi ils sont encore présents et quelles sont maintenant leurs fonctions alors que d'autres modes de régulation génétique se sont développés», précise Daniel Lafontaine.

Pendant ce temps à l'heure du thé…

En attendant la réponse, on pourra peut-être entendre Daniel Lafontaine évoquer lors d'un autre tea time comment ses riborégulateurs pourraient contribuer à la sauvegarde de l'environnement. Imaginez des vers au fond des lacs, dont les riborégulateurs des ARN responsables de la pigmentation sont activés par une substance polluante. On verrait alors rapidement les poissons qui s'en nourrissent devenir de bons indicateurs colorés de la qualité de nos eaux. «C'est un moment pour imaginer, discuter de toutes sortes de pistes entre chercheurs et étudiants sans aucune barrière, et c'est très stimulant, indique le professeur. Le tea time, c'est important pour ça!»

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Des rencontres informelles à l'heure du thé sont sources d'inspiration pour le professeur Daniel Lafontaine, de la Faculté des sciences.

Photo : Roger Lafontaine