![\"\"](\"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2012\/09\/aequorea-victoria-mecc81duse-gfp.jpg\" "\\"Aequorea")
<\/a>La GFP \u2013 pour Green Fluorescent Protein<\/em> \u2013 fut d\u00e9crite pour la premi\u00e8re fois en 1962. D\u00e9couverte par le japonais Osamu Shimamura<\/span><\/strong> dans une esp\u00e8ce de m\u00e9duse bien particuli\u00e8re, Aequorea victoria<\/em>, elle poss\u00e8de comme son nom l’indique l’\u00e9tonnante particularit\u00e9 d’\u00eatre une prot\u00e9ine fluorescente.<\/p>\nPendant 30 ans, cette prot\u00e9ine est rest\u00e9e une simple curiosit\u00e9\u00a0; on ne sait m\u00eame pas ce que sa fluorescence peut apporter aux m\u00e9duses. Et pourtant \u00e0 partir de 1992, la GFP est devenue en quelques ann\u00e9es l’un des outils les plus puissants de la biologie mol\u00e9culaire et cellulaire<\/strong>. A tel point qu’elle fut l’objet du prix Nobel de chimie en 2008.<\/p>\n \n Avant de d\u00e9tailler les merveilles de la GFP, voyons un peu ce que signifie \u00ab\u00a0fluorescent\u00a0\u00bb. En physique, il s’agit pour une mol\u00e9cule de la capacit\u00e9 absorber de la lumi\u00e8re d’une certaine couleur, et de la r\u00e9\u00e9mettre dans d’une autre couleur<\/strong>. Par exemple la prot\u00e9ine de notre m\u00e9duse peut absorber le bleu, le violet et l’ultra-violet, et r\u00e9-emettre cette lumi\u00e8re en vert. D’o\u00f9 son nom.<\/p>\n Un exemple bien connu de fluorescence, ce sont nos bons vieux feutres fluos<\/strong>. Comment fonctionnent-ils\u00a0? Prenons l’exemple d’un feutre jaune fluo : son encre a toujours l’air \u00ab\u00a0plus jaune\u00a0\u00bb que celle d’un feutre jaune normal. Comment fait-il\u00a0?<\/p>\n Pour le comprendre, il faut se rappeler que la lumi\u00e8re blanche est compos\u00e9e de toute les couleurs de l’arc en ciel : ainsi un objet que l’on voit jaune, c’est un objet qui r\u00e9fl\u00e9chit la composante jaune de la lumi\u00e8re mais pas les autres. La particularit\u00e9 du jaune fluo, c’est qu’en plus de r\u00e9fl\u00e9chir le jaune, il contient une mol\u00e9cule qui absorbe d’autres couleurs et r\u00e9met en jaune la lumi\u00e8re correspondante. C’est que qui est repr\u00e9sent\u00e9 de mani\u00e8re tr\u00e8s simplifi\u00e9e dans le dessin ci-dessous.<\/p>\n L’encre jaune fluo r\u00e9\u00e9met donc plus de jaune qu’elle n’en re\u00e7oit, d’o\u00f9 son aspect \u00ab\u00a0plus jaune que jaune\u00a0\u00bb. Ca n’est pas repr\u00e9sent\u00e9 ci-dessus, mais les objets fluos absorbent aussi souvent la lumi\u00e8re ultraviolette pour la r\u00e9emettre en lumi\u00e8re visible<\/strong>, ce qui explique que les objets fluos le soient particuli\u00e8rement sous les n\u00e9ons UV des bo\u00eetes de nuit.<\/p>\n Revenons maintenant \u00e0 notre GFP. Il s’agit donc d’une prot\u00e9ine qui se comporte comme une mol\u00e9cule fluorescente : elle absorbe l’UV, le violet et le bleu, et elle les r\u00e9-emet en vert.<\/p>\n Comme je l’\u00e9crivais plus t\u00f4t, la GFP est rest\u00e9e longtemps une curiosit\u00e9 biologique. Mais en 1992, l’am\u00e9ricain Douglas Prasher<\/strong><\/span> eut une id\u00e9e g\u00e9niale\u00a0: utiliser la GFP pour suivre l’expression des g\u00e8nes.<\/strong><\/p>\n Euh, \u00ab\u00a0l’expression des g\u00e8nes<\/em>\u00ab\u00a0, kesaco\u00a0?<\/p>\n Comme vous le savez certainement, l’ADN de nos cellules est notre code g\u00e9n\u00e9tique, qui repr\u00e9sente le plan de montage de toutes les prot\u00e9ines utiles \u00e0 notre organisme<\/strong> : un g\u00e8ne = une prot\u00e9ine. Quand une cellule de notre organisme fabrique une prot\u00e9ine \u00e0 partir d’un g\u00e8ne, on dit que ce g\u00e8ne est exprim\u00e9 dans cette cellule<\/strong>.<\/p>\n Or si les cellules de nos organismes contiennent toutes le m\u00eame ADN (l’ensemble du code g\u00e9n\u00e9tique), elles ne vont pas avoir besoin d’exprimer tous les g\u00e8nes de ce code : on imagine volontiers que les prot\u00e9ines utiles \u00e0 un neurone ne sont pas les m\u00eames que celles utiles aux cellules du foie. Il existe donc des m\u00e9canismes de r\u00e9gulation<\/strong> qui font que, dans chaque cellule, ce sont les g\u00e8nes utiles qui sont exprim\u00e9s.<\/p>\n Une question r\u00e9curente en biologie cellulaire est : quel g\u00e8ne est exprim\u00e9 dans quelle cellule ?<\/strong> Et c’est a priori difficile \u00e0 savoir\u00a0! Et c’est l\u00e0 qu’intervient l’id\u00e9e de Prasher\u00a0: visualiser l’expression des g\u00e8nes dans les cellules en utilisant la GFP<\/strong>.<\/p>\n Pour cela, l’id\u00e9e est d’attacher le g\u00e8ne de la GFP juste \u00e0 c\u00f4t\u00e9 du g\u00e8ne que l’on souhaite suivre<\/strong>\u00a0: si dans une cellule donn\u00e9e le g\u00e8ne que l’on souhaite suivre est exprim\u00e9, la GFP le sera aussi. On pourra alors la rep\u00e9rer gr\u00e2ce \u00e0 sa fluorescence, \u00e0 l’aide d’un microscope et d’un bon coup d’UV\u00a0: c’est ce qu’ont d\u00e9montr\u00e9 Martin Chalfie<\/span><\/strong> et son \u00e9quipe en 1994 dans un article de Science<\/em> cosign\u00e9 avec Prasher qui leur avait donn\u00e9 le g\u00e8ne de la GFP qu’il avait s\u00e9quenc\u00e9.<\/p>\n A partir de l\u00e0 ce fut l’explosion, tout le monde essaya d’utiliser la GFP pour suivre l’expression des g\u00e8nes dans diff\u00e9rents animaux, sachant que c’est beaucoup plus facile (et fun) avec des animaux un peu transparents comme le poisson-z\u00e8bre.<\/p>\n L’image ci-dessous illustre parfaitement ce que l’on peut faire avec la GFP. Il s’agit d’un embryon de poisson-z\u00e8bre pour lequel on a attach\u00e9 le g\u00e8ne de la GFP \u00e0 celui d’une prot\u00e9ine utilis\u00e9e dans le syst\u00e8me vasculaire<\/strong> : la GFP n’est donc synth\u00e9tis\u00e9e par l’organisme du poisson que dans les cellules vasculaires, et avec un bon coup d’UV sur le poisson, on peut visualiser le syst\u00e8me vasculaire (source<\/a>)<\/p>\n Depuis, beaucoup de personnes ont essay\u00e9 de muter la GFP pour la rendre plus efficace (ce que fit Roger Tsien<\/span><\/strong> en 1995 \u00e0 partir du g\u00e8ne s\u00e9quenc\u00e9 que lui avait envoy\u00e9 Prascher), ou de modifier ses couleurs. On dispose maintenant de tout un tas de prot\u00e9ines fluorescentes couvrant tout le spectre visible, comme le d\u00e9montre l’image ci-contre r\u00e9alis\u00e9e dans l’\u00e9quipe de Tsien \u00e0 San Diego, et o\u00f9 les couleurs proviennent de bact\u00e9ries rendues fluorescentes.<\/p>\n D’autres ont eu des id\u00e9es plus dr\u00f4les et controvers\u00e9es, comme l’artiste Edouardo Kac qui collabora avec un laboratoire fran\u00e7ais pour mettre au point Alba<\/em>, un sympathique lapin g\u00e9n\u00e9tiquement modifi\u00e9 avec de la GFP, ce qui lui permet de fluorescer sous UV (tr\u00e8s chic en bo\u00eete).<\/p>\n \n Depuis on a fait encore mieux avec des souris et m\u00eame des cochons \u00e0 la GFP\u00a0!<\/p>\n En 2008, le comit\u00e9 Nobel dans sa grande sagesse a d\u00e9cid\u00e9 d’attribuer son prix annuel en chimie pour la d\u00e9couverte de la GFP. Maintenant relisez ce texte et essayez de deviner qui l’a eu\u00a0?<\/strong><\/p>\n La r\u00e9ponse est\u00a0: Shimamura, Chaflie et Tsien<\/strong>. Et Douglas Prasher, le type qui a s\u00e9quenc\u00e9 le g\u00e8ne de la GFP et a eu l’id\u00e9e g\u00e9niale de l’utiliser comme marqueur de l’expression des g\u00e8nes ? Niet. Nada.<\/p>\n Il faut dire que le gars n’a pas eu de chance\u00a0: son projet sur la GFP a capot\u00e9 dans les ann\u00e9es 90, il n’a pas r\u00e9ussi \u00e0 obtenir de poste \u00e0 l’universit\u00e9, et il a quitt\u00e9 la recherche. En 2008, quand le prix Nobel a \u00e9t\u00e9 d\u00e9cern\u00e9, il \u00e9tait devenu chauffeur de van chez un concessionnaire automobile.<\/p>\n Beaux joueurs, Chaflie et Tsien l’ont invit\u00e9 \u00e0 leurs frais \u00e0 la remise du prix Nobel \u00e0 Stockholm, et les 3 laur\u00e9ats l’ont cit\u00e9 dans leurs discours, en insistant sur le fait que rien n’aurait \u00e9t\u00e9 possible sans le travail de Douglas Prascher.<\/p>\n Heureusement l’histoire finit bien, il semblerait que Prascher ait fini par trouver un travail dans la recherche acad\u00e9mique, \u00e0 San Diego…dans le labo de Roger Tsien\u00a0! L’histoire est bien racont\u00e9e cet article de Discover Magazin<\/a>.<\/p>\n L’effet de tout cela, c’est que chaque neurone fluoresce alors avec une couleur diff\u00e9rente des autres, r\u00e9sultat de la quantit\u00e9 de bleu, rouge et vert qu’il exprime. Cette m\u00e9thode permet alors de visualiser distinctement les diff\u00e9rents neurones d’un tissus c\u00e9r\u00e9bral, comme le montre l’image ci-contre. <\/em><\/p>\n Cette m\u00e9thode publi\u00e9e en 2007 dans Nature par une \u00e9quipe de Harvard semble permettre d’importantes avanc\u00e9es dans la compr\u00e9hension de la mani\u00e8re dont sont connect\u00e9s les neurones entre eux.<\/em><\/p>\n \nR\u00e9f\u00e9rences :<\/span><\/p>\n Chez mes coll\u00e8gues blogueurs :<\/p>\n Sur l’utilisation de la GFP comme marqueur de l’expression des g\u00e8nes : Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G, Ward W, Prasher D (1994). \u00ab\u00a0Green fluorescent protein as a marker for gene expression\u00a0\u00bb. Science 263 (5148): 802\u20135.<\/em><\/p>\n Sur le brainbow : Livet J, Weissman TA, Kang H, Draft RW, Lu J, Bennis, RA, Sanes JR, Lichtman, JW. Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system. Nature. 2007 Nov 1;450(7166):56-62.<\/em><\/p>\nC’est quoi un truc \u00ab\u00a0fluo\u00a0\u00bb\u00a0?<\/h3>\n
<\/a><\/p>\nLa biologie cellulaire s’empare de la GFP<\/h3>\n
<\/a><\/p>\n<\/a>Festival de couleurs<\/h3>\n<\/a><\/p>\nUn prix Nobel controvers\u00e9<\/h3>\n
Pour aller plus loin\u00a0: le brainbow<\/em><\/h3>\n
<\/a>R\u00e9cemment une application color\u00e9e et \u00e9tonnante des prot\u00e9ines fluorescentes a vu le jour\u00a0: le Brainbow, contraction des mots anglais pour \u00ab\u00a0cerveau\u00a0\u00bb et \u00ab\u00a0arc-en-ciel\u00a0\u00bb. L’id\u00e9e est d’introduire 3 prot\u00e9ines fluorescentes (qui \u00e9mettent par exemple en bleu, rouge et vert) et de coupler leur expression avec des g\u00e8nes qui s’exprime dans les neurones de mani\u00e8re al\u00e9atoire.<\/em><\/p>\n\n