Comment le transport de masse, comme les flux de fluides, affecte-t-il la formation d’agrégats de protéines ?
Les protéines sont vitales pour les processus biologiques. Dans diverses circonstances, ils forment des agrégats : des clusters désordonnées dans le corps conduisant à la maladie aux cristaux ordonnés nécessaires aux produits pharmaceutiques. Nous utilisons la microgravité pour étudier la formation de différents types d’agrégats de protéines.
ULB: Modélisation théorique et simulation informatique:
Pierre Gaspard
James Lutsko
Cédric Schoonen
Département de Physique/ Service de Physique des Systèmes Complexes et Mécanique Statistique
Faculté des Sciences
Les protéines sont responsables du bon fonctionnement de nombreux processus dans notre corps. Parfois, il arrive que les protéines se collent et forment des agrégats. Ces agrégats peuvent être désordonnés, ordonnés dans une direction formant des fibrilles ou complètement ordonnés formant des cristaux. Lorsque l’agrégation se produit, la protéine ne peut plus remplir sa fonction propre, ce qui entraîne des maladies comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la SLA ou encore le diabète de type II.
La cristallisation en particulier est un processus clé dans la recherche et dans l’industrie chimique, pharmaceutique et biotechnologique. Par exemple, les cristaux de protéines sont utilisés en biologie structurale et les médicaments sont administrés sous forme de préparation cristalline du composé pharmaceutique actif.
La nucléation est la première étape du processus d’agrégation/fibrilisation/cristallisation. Malgré l’importance des études sur la nucléation des protéines, c’est toujours l’un des processus les plus méconnus où les prédictions de la théorie moderne avancée diffèrent parfois des déterminations expérimentales minutieuses de plus de dix ordres de grandeur.
Des études antérieures ont clairement montré que les flux hydrodynamiques, par ex. l’écoulement de la solution à partir de laquelle les cristaux se forment, jouent un rôle crucial dans le processus de nucléation. Des études sur divers régimes de transport de matière tels que la microgravité nous aident à comprendre les mécanismes possibles par lesquels le transport de matière affecte le processus de nucléation.
Le projet CRYSTALLO a participé à plusieurs missions de l’ESA ainsi qu’à des missions de la NASA et de l’agence spatiale japonaise (JAXA) et prévoit de nouvelles expériences avec une date de lancement fin 2022 pour la station spatiale internationale (ISS). Ces expériences spatiales sont complétées par des expériences au sol et d’importants efforts de simulation informatique, le tout réalisé en parallèle.
Plus d’informations :
La projet CRYSTALLO est porté par l’équipe du Pr Dominique Maes (Structural Biology Brussels, VUB) et celle de Pierre Gaspard (Physique, ULB). Les partenaires et collaborateurs internationaux comprennent des équipes d’Italie, d’Allemagne et des États-Unis.
Cursus menant à ce type de recherches :
Phys-F-308 Physique de la matière molle et de l’état solide
Phys-F-475 Nanophysique