Qu’est-ce qui fait briller une méduse ? Pour les scientifiques, poser cette simple question a conduit à un nouvel outil puissant qui a complètement transformé la médecine – et a remporté le Nobel !

En 2007, des chercheurs de l’UC San Diego ont observé la migration des cellules cancéreuses du sein en temps réel. En 2009, des scientifiques de l’UC Davis et de la Mount Sinai School of Medicine ont capturé une vidéo de la propagation du VIH entre les cellules immunitaires. Des processus biologiques qui nous étaient autrefois cachés peuvent maintenant être éclairés comme une luciole, et tout cela est possible grâce à une expérience qui a été jetée aux oubliettes.

En 1960, Osamu Shimomura n’essayait pas de révolutionner la science – si c’était le cas, il n’aurait peut-être pas commencé par étudier les méduses. Shimomura était un jeune chercheur avec une question simple : Qu’est-ce qui faisait que la gelée de cristal, Aequorea victoria, brillait d’un vert vif lorsqu’elle était agitée ?

Ses tentatives pour isoler une enzyme luciférase luminescente de la méduse ne fonctionnaient que partiellement. Après divers ajustements dans le laboratoire, il n’a pu produire qu’une faible lueur à partir des échantillons isolés de la méduse, il a donc jeté les échantillons dans un évier pour nettoyer pour la journée. Lorsque le liquide a touché l’évier, il y a eu un flash bleu vif soudain.

Shimomura a rapidement découvert que ce n’était pas l’évier lui-même, mais l’eau de mer – en particulier le calcium de l’eau de mer – qui a réagi avec les échantillons de la méduse cristal pour créer le flash bleu. Mais il y avait un autre mystère : Les gelées de cristal brillent en vert, pas en bleu.

Shimomura a émis l’hypothèse qu’il y avait un composé supplémentaire dans la méduse qui absorbait la lumière bleue et émettait ensuite une lumière verte. Ce composé s’est avéré être une protéine unique que Shimomura a nommée protéine fluorescente verte, « GFP » en abrégé.

Un éclair de brillance

Au milieu des années 1980, Martin Chalfie de l’Université Columbia travaillait avec le ver rond transparent, C. elegans, en essayant d’étudier où certains gènes étaient exprimés dans le ver.

À cette époque, trouver des gènes dans l’ADN d’un organisme devenait beaucoup plus facile, mais déterminer ce dont le gène était responsable, et où le gène était exprimé, était un véritable défi.

Après avoir assisté à une conférence qui mentionnait par hasard la GFP, Chalfie a eu un moment d’inspiration : Comme la GFP est une protéine, il pourrait insérer la séquence d’ADN qui code pour la GFP dans l’ADN des vers ronds, et leur faire exprimer la protéine lumineuse avec n’importe quel gène qu’il étudiait. La lueur servirait de marqueur pour montrer où les gènes étaient exprimés.

La méthode de Chalfie a fonctionné. Soudainement, des processus invisibles étaient rendus visibles, ouvrant un nouveau monde de recherche biologique et médicale.

Toutes les couleurs de l’arc-en-ciel

Alors que la GFP ouvrait la porte, elle avait des limites. Elle s’effaçait trop rapidement pour certaines recherches, et elle n’existait qu’en une seule couleur. Roger Tsien, biochimiste à l’UC San Diego, a pris la GFP et a développé de nouvelles variations qui étaient plus brillantes et brillaient dans un éventail de couleurs différentes, que Tsien a dotées de noms fantaisistes, comme « banane monomère » et « tomate dimère en tandem ».

Posséder un éventail de couleurs de GFP a permis aux chercheurs d’observer plusieurs processus en même temps, avec une précision plus élevée que jamais. Des chercheurs de Harvard ont utilisé l’approche multicolore pour cartographier les neurones individuels de cerveaux de souris, créant ainsi une image emblématique connue sous le nom de « brainbow »

En 2008, Shimomura, Chalfie et Tsien ont partagé le prix Nobel pour la découverte et le développement de la GFP. À une époque marquée par l’accent mis de plus en plus sur la recherche appliquée, il est bon de se rappeler qu’une révolution scientifique a commencé par de la recherche fondamentale, des méduses agitées et une expérience jetée aux orties.