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Ci-dessus : Gel d'électrophorèse bidimensionnelle,
coloré au deep purple, de protéines extraites
d'une culture cellulaire d'Arabidopsis thaliana
Mieux connaître les protéines, l'état et le fonctionnement de la cellule dans différents contextes
La protéomique est une science récente qui étudie des ensembles de protéines synthétisées par une cellule, leurs rôles, leurs structures, leurs localisations et leurs interactions.
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L’analyse protéomique permet de faire l’inventaire des protéines présentes dans une cellule ou dans un compartiment cellulaire dans des conditions données. Alors que le génome (= ensemble des gènes) d’une cellule est constant, le protéome est variable et reflète l’état et le fonctionnement de la cellule.
Le protéome d’une cellule est, en quelque sorte, une photographie de la cellule à un instant donné. Il se distingue d’un autre autant par la variation de quantité d’une protéine donnée que par la présence ou l’absence de certaines protéines.
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© Inra, Valérie Gagnaire
Gel d'électrophorèse bidimensionnel, coloré au bleu de Coomassie, de protéines extraites par pressage d'un emmenthal en fin d'affinage
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La protéomique s’est fortement développée ces dernières années grâce, d’une part, aux progrès de la spectrométrie de masse et, d’autre part, à l’augmentation exponentielle des séquences de génomes disponibles. La démarche classique de l’analyse protéomique consiste, dans un premier temps, à séparer les protéines présentes dans une cellule ou dans un compartiment cellulaire. Chaque protéine d’intérêt est ensuite hydrolysée en fragments (= peptides) par une protéase dont le site de coupure est connu. La spectrométrie de masse permet de mesurer précisément la masse des différents peptides obtenus lesquels constituent, dans leur ensemble, la signature de la protéine (approche dite d’"empreinte de masses peptidiques"). La comparaison de ces masses avec les masses théoriques, calculées à partir des séquences issues des génomes, permet, généralement, d’identifier la protéine.
Ce schéma d’analyse protéomique, tel que décrit ci-dessus est, bien sûr, le plus simple. S’il fonctionne de manière optimale dans la majorité des cas, il doit être modifié lorsque l’on s’intéresse à des protéines issues d’organismes dont le génome n’est pas ou mal connu. Des adaptations sont également nécessaires si les protéines ont subi des modifications après leur synthèse (= modifications post-traductionnelles), ou si elles sont minoritaires ou incluses dans des mélanges particulièrement complexes.
Des outils partagés par de très nombreuses recherches à l'Inra
La protéomique s’est d’abord développée à l’Inra autour de thématiques liées au végétal mais elle s’intègre, de plus en plus, à tous les domaines de recherche de l’Institut. Elle permet, par exemple, d’identifier la variabilité existant au sein d’une espèce végétale afin de sélectionner les variétés ayant les propriétés les plus intéressantes ou encore de comprendre comment une bactérie s’adapte à un stress technologique, là aussi, afin d’améliorer la sélection de souches. Elle permet, enfin de comparer les protéomes d’une cellule dans des conditions différentes et ainsi d’identifier des protéines, marqueurs d’un état cellulaire donné.
Afin de répondre à cette forte évolution dans le domaine, de nombreuses unités Inra se sont équipées de matériel chromatographique et électrophorétique performant permettant la séparation des protéines. Les spectromètres de masse, quant à eux, appartiennent à la catégorie des matériels lourds ayant des coûts d’achat et d’entretien qui nécessitent une mutualisation au niveau de plusieurs unités ou au niveau d’un centre et qui sont souvent acquis avec l’aide financière des régions. Huit plateaux ou plates-formes de spectrométrie de masse pour la protéomique ont émergé ces 5 dernières années à l’nra. (lien vers 2e page). Ils sont de tailles variables, autonomes ou adossés à des unités de recherche, parfois insérés dans une génopole et parfois sous co-tutelle avec le CNRS. Ils possèdent les équipements et les compétences en spectrométrie de masse permettant de répondre aux différents besoins de la communauté scientifique dans le domaine de la protéomique et sont ouverts prioritairement aux équipes Inra.
Les ingénieurs et responsables des plateaux et plates-formes sont souvent partenaires à part entière des équipes de recherche dans les programmes qui intègrent des approches protéomiques. La réussite des analyses protéomiques et donc des programmes de recherche est fortement dépendante de la qualité de la préparation des échantillons, étape-clé qui doit être menée par l’équipe de recherche en concertation précoce et étroite avec le personnel des plateaux et plates-formes qui assure l’identification des protéines .
Les objectifs du réseau Massprot’Inra
Les responsables et ingénieurs travaillant sur ces équipements se sont réunis en un réseau Massprot’Inra. La constitution de ce réseau souligne, tout d’abord, la force de frappe, conséquente à l’Inra, dans le domaine de la spectrométrie de masse appliquée à la protéomique. Cette liaison entre les plateaux et plates-formes en protéomique permet, par ailleurs, d’optimiser la complémentarité des matériels et des expertises. Les responsables et ingénieurs peuvent enfin, dans le cadre du réseau, confronter leurs expériences, trouver des solutions aux difficultés techniques, organisationnelles et financières communes rencontrées, progresser dans le domaine de la gestion des données et de l’assurance qualité, communiquer au sein de l’Inra et proposer des formations. Deux écoles chercheurs en spectrométrie de masse et protéomique ont ainsi été organisées en 2005 et 2007. Une nouvelle école sera orgarnisée à l'automne 2011.
Le réseau participe aussi à l'animation scientifique à l'échelle nationale en organisant des journées thématiques en collaboration avec des sociétés savantes telles que la SFSM et la SFEAP.
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Voir aussi
