Physiopathologie à l’ère de la protéomique contemporaine

> L’ere de la proteomique contemporaine commence en 1994. Cette annee-la, Mark Wilkins definit pour la premiere fois le proteome comme un ensemble de proteines codees par un genome. Aujourd’hui, nous entendons par etude du proteome, l’analyse systematique des proteines, analyse qui englobe identification, quantite, structure et fonction a l’echelle d’un organisme, d’un organe, d’un tissu, d’une cellule ou d’un organite [1, 2]. Le but de ces etudes est de mieux comprendre les fonctions des proteines a l’etat normal et pathologique. L’interet pour la proteomique humaine a ete renforce par le decryptage du genome humain et l’identification d’environ 30 000 genes. Le nombre de proteines est beaucoup plus eleve. En tenant compte des epissages alternatifs et des modifications post-traductionnelles, ce nombre s’eleve a ~106, allant de 102 a 108 copies/cellule [3, 4]. Si l’on admet que 1 a 2 % des ces polypeptides sont exprimes dans la cellule a un instant donne, leur identification represente pour les chercheurs un travail de titan. Cette tâche est encore plus complexe si l’on admet que la vision lineaire des processus cellulaires proposee en 1941 par Beadle et Tatum [5] : un gene → une proteine → une fonction, est trop schematique pour apprecier l’ensemble des mecanismes cellulaires et/ou des phenomenes pathologiques. Aujourd’hui, un autre concept est enonce : tout processus biologique est multifactoriel. Ce concept implique l’identification de complexes proteiques fonctionnels incluant differentes modifications post-traductionnelles (sites de phosphorylation, de glycosylation...) ou encore la recherche d’une expression differentielle des proteines en fonction du temps ou apres une stimulation. La proteomique represente un outil prometteur pour la recherche clinique. L’identification de biomarqueurs proteiques, pour de meilleurs diagnostics ou pronostics, est en plein essor [6, 7] et l’identification de complexes proteiques offrira une plus grande diversite therapeutique dans le traitement des cancers, des maladies neurodegeneratives, auto-immunes, renales... Cependant, la grande complexite des echantillons, la difficulte d’obtention de preparations reproductibles, ainsi que l’etendue des concentrations des proteines (dynamic range pouvant atteindre 1012) font qu’entreprendre une etude de serum/plasma humains constitue un defi formidable. Ce defi est rendu possible par les progres technologiques realises au cours des dernieres annees dans les methodes de separation des proteines et leur identification (spectrometrie de masse, prix Nobel de Chimie en 2002). Une nouvelle technologie qui associe la chromatographie d’affinite et la spectrometrie de masse (SELDI-ToF), presentee dans deux articles de ce numero, semble tres prometteuse (➜). D’autres approches sont egalement developpees. L’une d’entre elle, utilisant des puces a proteines recombinantes pourrait etre appliquee aux maladies auto-immunes (➜). Une dynamique sans precedent dans le developpement methodologique laisse egalement esperer des solutions nouvelles pour l’analyse des complexes membranaires d’une part, et pour la detection et la quantification des proteines faiblement abondantes, d’autre part [8]. Par ailleurs, le probleme de la sensibilite de la spectrometrie de masse demeure (toute identification necessite des quantites de proteine > 1 fmol). Actuellement, les progres realises dans la precision et la sensibilite des appareils de mesure (nouveaux spectrometres de masse : trappes ioniques et spectrometres de masse a transformee de Fourier) permettent d’ameliorer notablement les performances de l’identification. Le domaine le plus recent de l’application de la spectrometrie de masse est celui de l’imagerie tissulaire. Il est possible aujourd’hui de realiser un profil de proteines dans des coupes de tissus, ou encore d’identifier des petites molecules (lipides, peptides ou autres metabolites) dans les compartiments sub-cellulaires [9, 10]. D’autres developpements methodologiques visant a augmenter les capacites d’analyse (analyse a haut debit) verront le jour. Dans un futur proche, on peut esperer que (➜) m/s 2005, n° 8-9, p. 722 et p. 759