L’élucidation structurelle des allergènes par spectromètre RMN

De nombreuses personnes concernées le savent que les allergies sont encore considérées comme une sorte de mystère de la science. Et qu’il n’y a guère d’aide permanente. Ainsi, selon les spécialistes, une élucidation structurelle des allergènes par spectromètre RMN est une nécessité. 

Un supermagnétique déséquilibre les noyaux atomiques

Le grand hall est éloigné de la rue et des autres bâtiments de l’université de Bayreuth. Il ressemble presque à une grange, car il est faite de bois de part en part. Pourtant, c’est important car, caché à l’intérieur, se trouve un super aimant de huit tonnes. Celui-ci fait partie du spectromètre, à résonance magnétique nucléaire, le plus précis au monde. c’est le spectromètre dit RMN.

Le professeur Paul Rösch, titulaire de la chaire de biopolymères, explique comment cela fonctionne : “Nous utilisons des impulsions électromagnétiques à haute fréquence pour perturber l’équilibre des noyaux atomiques. En fonction de leur réponse, nous pouvons calculer la structure tridimensionnelle des molécules. Pour le faire, le métal interférerait avec les mesures. Il en va de même pour les voitures qui passent. C’est pourquoi le SuperMagnet n’est entouré que de bois”.

Ce que le professeur et son équipe étudient, avec l’aide du système de mesure de plus de 25 millions d’euros, ce sont les cellules des protéines. Ces cellules sont mille fois plus petites que les cellules des bactéries. Le spectromètre RMN leur permet de mesurer les cellules des protéines. Cet instrument colossal ne nécessite qu’un demi-millilitre de solution protéique dans un tube de verre discret pour donner des résultats. À la fin de la journée, les cellules de la protéine apparaissent sur l’écran de l’ordinateur comme une collection de nombreux petits points. L’intensité de ces points reflète les distances entre les différents noyaux atomiques des cellules.

Une grande puissance de calcul est nécessaire pour créer l’image tridimensionnelle des cellules d’une protéine. Selon l’explication de M. Rösch, ils doivent aux joueurs le fait qu’ils peuvent utiliser des ordinateurs standard à cette fin. L’industrie a mis au point des processeurs extrêmement puissants, notamment en raison des exigences élevées des jeux vidéo en matière de calcul.

La structure en figure 3D des cellules des protéines explique les allergies croisées

L’un des principaux thèmes de recherche de la chaire est l’élucidation structurelle des cellules allergènes. Par exemple : les cellules de la protéine du pollen de bouleau, qui cause le chagrin de tant de personnes chaque printemps. La structure en figure 3D, que l’ordinateur a calculée à cet effet, ressemble à un ruban froissé avec des sections droites et serties. Rösch et ses collègues s’occupent du coupable depuis plus de 20 ans. En coopération avec l’Institut Paul Ehrlich (PEI), l’Institut fédéral pour les vaccins et les médicaments biomédicaux de Langen, en Hesse, les scientifiques ont réussi à expliquer l’apparition d’allergies croisées.

Les personnes allergiques au pollen de bouleau, par exemple, développent souvent des allergies à la pomme, au kiwi, à la carotte, à la cerise ou à la noisette. C’est ce qu’explique Stefan Vieths, vice-président de l’IPE : “C’est parce qu’ils ont tous une structure en figure 3D très similaire”. Selon lui, l’élucidation structurelle des allergènes est importante. D’une part, pour comprendre le mécanisme d’une allergie. D’autre part, pour améliorer l’hyposensibilisation. Il s’agit d’une méthode de traitement, dans laquelle, une personne allergique reçoit des doses de plus en plus importantes d’allergène afin que les défenses immunitaires de l’organisme apprennent qu’il est inoffensif.

 Cela, afin de maintenir l’effet et de réduire les effets secondaires en même temps. Selon toujours les Viêts, théoriquement parlant, il est également possible de rendre inoffensifs les cellules allergènes d’une plante par le biais des cellules du génie génétique. Les personnes allergiques pourraient alors à nouveau déguster des tomates, des cerises ou des kiwis. Cependant, ce n’est pas facile car les plantes contiennent généralement différentes cellules de protéines qui sont des cellules allergènes pour l’homme et qui jouent un rôle important dans le métabolisme des plantes ou la résistance au stress.

Les cellules du génie des protéines dans le futur

Un concept similaire est utilisé dans l’imagerie par résonance magnétique. C’est aussi une technique d’imagerie utilisée en médecine depuis les années 1970 pour visualiser les cellules des tissus et les cellules des organes du corps. L’idée d’utiliser la résonance magnétique nucléaire pour élucider la structure des biopolymères a été suggérée pour la première fois par le Suisse Kurt Wüthrich. En 2002, il a reçu le prix Nobel de chimie pour cette méthode.

Aujourd’hui, il existe différentes méthodes qui permettent d’examiner les plus petits éléments constitutifs de la vie, comme la cristallographie aux rayons X ou la microscopie électronique. Mais pour cela, les cellules des protéines doivent rester immobiles, soit sous forme de cristaux, soit congelées par choc. Selon la déclaration du professeur Rösch de l’université de Bayreuth :”La spectroscopie RMN est la seule méthode qui nous permet d’observer la structure et la dynamisme des cellules protéines en solution”. Cela nous permettrait d’observer comment les cellules des protéines changent sur une certaine période de temps ou comment elles interagissent avec d’autres cellules protéines. Par exemple, on pourrait examiner si l’allergène de la carotte devient inoffensif lorsqu’il est cuit.

Les mécanismes par lesquels certaines cellules protéines déclenchent des allergies sont encore largement inconnus. M. Rösch a déclaré qu’une question que nous nous posons actuellement est de savoir si les propriétés allergéniques des cellules protéines sont également influencées par les petites molécules qui leur sont liées. Parce que, dans le cas des cellules de l’allergène du pollen de bouleau, il peut s’agir de ce que l’on appelle des flavonoïdes. Ce sont des petites molécules présentes dans toutes les plantes et qui remplissent un large éventail de tâches différentes.