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Les protéines du corps humain, objets de calculs de pointe

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Les protéines du corps humain, objets de calculs de pointe

Le projet MAPPING

 

Transmettre un message, combattre une infection, transporter une molécule… toutes ces fonctions sont remplies grâce à des protéines qui interagissent entre elles. Ces interactions sont l’objet d’étude du projet de bioinformatique MAPPING. Résultant d’une collaboration entre l’UPMC, l’université de Lyon et le CNRS, il met en Âœuvre observations et expériences, mais surtout…des calculs ! La mathématicienne Alessandra Carbone, directrice du laboratoire Génomique des microorganismesNouvelle fenêtre (UPMC/CNRS), porte ce projet qui réunit maths et biologie.

 

Pourquoi étudiez-vous les interactions entre protéines ?

Alessandra Carbone : Les protéines sont des molécules qui ont la possibilité de s’amarrer à d’autres. Sur les milliers de protéines du corps humain, on ne connaît actuellement qu’un petit nombre de « couples » dont on sait qu’elles interagissent. Or, la connaissance des partenaires potentiels de certaines protéines est une mine d’informations pour la recherche, en particulier pour la mise au point de nouveaux médicaments.

 

Quelle stratégie avez-vous adoptée dans le projet MAPPING ?

A. C. : Notre questionnement est le suivant : avec l’aide des mathématiques, de la physique et de l’informatique, peut-on déterminer quelles protéines interagissent ensemble, alors qu’on ne connaît pas leur rôle ? La méthode adoptée passe par plusieurs étapes : la mesure expérimentale de l’intensité de l’interaction entre des paires de protéines, l’analyse de l’évolution des séquences protéiques, la modélisation moléculaire des protéines. En combinant toutes ces connaissances, on déterminera grâce à des calculs si deux protéines ont tendance à interagir naturellement dans le corps humain ou pas. Dans MAPPING, on s’appuiera sur des calculs d’amarrage moléculaire entre protéines dont la réalisation a pris deux ans et qui nous fournissent aujourd’hui des informations pour plus que 2200 protéines humaines différentes. MAPPING est un projet de grande envergure !

 

Quelle est l’origine des données utilisées ?

A. C. : Nous avions démarré nos calculs avec des protéines dont on connaît la fonction et les partenaires, ce qui nous a permis d’affiner notre méthode de prédiction de partenaires. Cela a très bien fonctionné sur 12 puis 168 protéines. À partir de 1000 protéines, nous avons dû trouver une façon de nous restreindre à des sites d’interaction prédits : calculer tous les amarrages possibles dans les trois dimensions pour 1000 protéines n’aurait pas été réalisable. Grâce à cela, les calculs nous ont pris deux ans seulement au lieu de plusieurs siècles ! Le projet MAPPING bénéficiera de ces données uniques. Il permet de franchir aujourd’hui une étape importante dans le développement de méthodes pour l’étude des interactions protéine-protéine à l’échelle moléculaire. Le rôle des mathématiques dans ce projet est crucial.

 

En tant que mathématicienne, qu’est-ce qui vous a poussée à vous intéresser à la biologie ?

A. C. : Les structures qui existent en biologie me fascinaient. Il y a une dizaine d’années, j’ai décidé de me détourner des mathématiques pures, pour m’intéresser aux problèmes mathématiques qui peuvent avoir un intérêt en biologie. J’ai donc complètement changé d’activité, tout en restant dans les maths. La vie d’une mathématicienne dans la communauté des biologistes n’est pas toujours facile, mais au sein de notre laboratoire, biophysiciens, mathématiciens et biologistes ont l’habitude de l’interdisciplinarité.

 

Tableau des interactions testées entre paires de protéines (les protéines sont représentées en modélisation 3D). D. R.

 

Lien :

Laboratoire de génomique des microorganismes : http://www.lgm.upmc.fr/Nouvelle fenêtre

  

Photo (vignette) : Modélisation d’une interaction entre deux protéines, l’une représentée en bulles et l’autre en filet. D. R.



25/04/13