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Avant de pouvoir réparer votre voiture, vous devez comprendre comment elle fonctionne. De même, il est essentiel de comprendre le fonctionnement du corps humain pour fournir de meilleurs soins de santé.
Votre corps est un système complexe, avec des milliers de molécules dans chaque cellule remplissant différentes fonctions. Dans de nombreux cas, nous ne savons toujours pas comment ils remplissent ces fonctions, car ils résident ou interagissent avec les membranes cellulaires, un environnement qu’il est difficile d’étudier avec de nombreuses techniques scientifiques courantes.
Le professeur Harroun de l’université Brock et ses étudiants utilisent des faisceaux de neutrons pour étudier ces molécules, car les faisceaux de neutrons sont des sondes efficaces, mais douces pour les échantillons délicats qui nécessitent des environnements soigneusement contrôlés.
L’une de ces molécules est la vitamine E. La vitamine E est le seul nutriment essentiel dont on ne sait pas pourquoi il est essentiel, une information qui peut être utile pour optimiser les suppléments vitaminiques. La vitamine E est également difficile à étudier dans le cadre d’essais cliniques, car ses effets ne se manifestent qu’à long terme.
Pourtant, en utilisant des neutrons au CNBC, l’équipe a pu localiser l’activité antioxydante de la vitamine E à l’interface d’une membrane modèle avec son environnement aqueux. Plus important encore, leurs résultats ouvrent la voie à des pistes de recherche plus prometteuses pour élucider le mystère. Ils ont conclu qu’un nombre important de recherches sur la vitamine E, à savoir sa cinétique d’oxydation et ses produits, doit être revu en tenant compte des propriétés physiques de la membrane modèle.
Un deuxième exemple de molécule dont la fonction est difficile à étudier sans neutrons parce qu’elle réside dans les membranes est une petite protéine appelée « KL4 ». Il a été cliniquement prouvé que le KL4 soulage le syndrome de détresse respiratoire chez les bébés prématurés. Le syndrome de détresse respiratoire empêche les bébés concernés de respirer et constitue l’une des principales causes de décès des bébés âgés de moins d’un mois dans les pays développés. Si l’on sait que la protéine KL4 contribue à améliorer l’échange d’oxygène avec le dioxyde de carbone dans les poumons, on ne sait pas comment elle le fait. L’équipe a utilisé des faisceaux de neutrons pour étudier le KL4 dans l’espoir que la compréhension de son fonctionnement conduise à des traitements plus efficaces des problèmes pulmonaires. Les expériences par faisceau de neutrons ont révélé l’orientation de l’hélice alpha de KL4 dans une membrane choisie pour imiter les conditions des études sur le surfactant pulmonaire.
Un troisième exemple de molécule difficile à étudier est un agent antimicrobien, connu sous le nom de « chlorhexidine », qui est couramment utilisé dans les produits d’hygiène personnelle, tels que les savons, les solutions pour lentilles de contact et les bains de bouche. La chlorhexidine perturbe les membranes bactériennes pour tuer les bactéries. Prof. L’équipe de recherche de M. Harroun utilise le CNBC pour tester des idées sur le fonctionnement de la molécule, en vue de la mise au point d’un système brevetable d’administration de médicaments par membrane.
L’importance fondamentale de cette recherche a été récemment reconnue par le CRSNG, qui a attribué une bourse d’études supérieures du Canada Vanier 2012 à Drew Marquardt, qui s’est fortement impliqué dans ces trois projets de recherche. Les bourses Vanier sont des prix prestigieux qui visent à attirer et à retenir les meilleurs doctorants du monde.
« Ma récompense est liée à 100 % au CCFN », a déclaré M. Drew, « non seulement parce que toutes mes publications ont été rendues possibles par l’accès aux faisceaux de neutrons, mais aussi parce que les faisceaux de neutrons me permettent d’étudier des problèmes à fort impact potentiel en biologie. »
« CNBC m’a permis d’étudier les fonctions de plusieurs molécules clés en biologie, dont la vitamine E, le cholestérol, une petite protéine qui traite les problèmes pulmonaires et un agent antibactérien. Toutes ces techniques ont en commun d’exercer leurs fonctions dans les membranes cellulaires, un environnement problématique pour de nombreuses autres techniques scientifiques. »
Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.
