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EPFL: Un microscope à force atomique pour révéler comment les neurones communiquent

Lausanne (ots)

En première mondiale, une équipe
interdisciplinaire de l'EPFL et de l'UNIL apporte un éclairage 
nouveau sur le fonctionnement du cerveau grâce au microscope à force 
atomique. L'expérience a été menée sur les protéines nécessaires à 
la communication dans le cerveau. A l'aide de ce microscope, les 
scientifiques ont pu visualiser, puis calculer, la force qui agit 
entre ces protéines clés lors de l'échange d'information. La revue 
PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) lui consacre 
un article.
Alexandre Yersin est fier de sa découverte : « C'est la première 
fois que le microscope à force atomique (AFM) est utilisé pour 
expliquer le fonctionnement du cerveau. J'y ai travaillé en tant que 
physicien au sein d'une équipe de biologistes. Nous avons aussi eu 
l'aide des physiciens théoriciens. Cela a été une expérience 
transdisciplinaire très riche». L'AFM a une telle résolution qu'il 
permet de percevoir les atomes. Sa pointe, extrêmement fine, est 
reliée à un ressort qui transmet les irrégularités de la surface 
qu'elle balaye. Dans cette expérience, la pointe a été utilisée pour 
rapprocher deux protéines l'une vers l'autre. Une fois ces protéines 
liées, le chercheur a tiré sur la pointe du microscope afin de les 
séparer. Il a ainsi pu mesurer avec précision la force qui les lie. 
Enfin, il a répété l'expérience dans un système comprenant jusqu'à 
quatre protéines. Grâce aux résultats obtenus, les auteurs de ce 
travail ont pu déterminer pour la première fois dans quel ordre les 
protéines interagissent entre elles. Ils ont ainsi accédé à un 
mécanisme clé dans le processus, très complexe, qui permet aux 
neurones d'échanger de l'information.
Collaboration entre l'EPFL et l'UNIL Cette recherche démontre le 
potentiel des travaux transdisciplinaires et des regroupements 
prévus dans le cadre du projet Science-Vie-Société qui réunit 
l'Université de Lausanne (UNIL), l'EPFL et l'Université de Genève. 
L'équipe qui a réalisé ce travail est dirigée par Stefan Catsicas, 
professeur en neurobiologie cellulaire à l'EPFL et compte les 
biologistes moléculaires qui ont cloné les protéines étudiées. 
Alexandre Yersin, physicien et doctorant en neurobiologie, de même 
que Sandor Kasas, docteur en médecine de l'UNIL ont réalisé et 
supervisé les expériences avec l'AFM. Le travail s'appuie sur les 
compétences du groupe de physique de la matière condensée dirigé par 
le professeur Giovanni Dietler à l'UNIL. Afin d'effectuer les 
calculs les plus complexes, les chercheurs se sont adjoints l'aide 
de Paolo de Los Rios, physicien théoricien, également professeur à 
l'UNIL.
Une avancée dans la compréhension de la mémoire Cette recherche 
permet de mieux comprendre comment se régule la sécrétion des 
neurotransmetteurs, autrement dit des substances messagères à 
l'intérieur du cerveau. Les mécanismes liés à cette régulation sont 
à la base de phénomènes complexes tels que la mémoire ou la maladie 
d'Alzheimer. Pour Stefan Catsicas, cette première avec le microscope 
à force atomique offre des perspectives très prometteuses : « Cette 
technologie permettra certainement de trouver des médicaments qui 
règlent les interactions entre les protéines à l'intérieur des 
cellules. »
Informations complémentaires:
Stefan Catsicas Vice-Président pour la recherche, 079 432 01 91
Alexandre Yersin, assistant, Laboratoire de neurobiologie 
cellulaire, EPFL: 021-692 36 79
Sandor Kasas, Institut de Biologie Cellulaire et de Morphologie, 
UNIL : 021-692 36 79
Laboratoire de neurobiologie cellulaire, EPFL 021 693 53 63
Article de la revue « PNAS » : Interactions between synaptic 
vesicles fusion proteins explored by atomic force microscopy, 
Vol.100, No. 15

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