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Santé – Sciences

Qu'est-ce que la cryo-microscopie électronique, cette technique récompensée par le prix Nobel de chimie ?

mercredi 4 octobre 2017 à 16:19 Par Julien Baldacchino, France Bleu

Trois chercheurs, Jacques Dubochet, Joachim Frank et Richard Henderson, ont obtenu ce mercredi le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur la cryo-microscopie électronique. Que signifie cette innovation, et qu'apporte-t-elle ?

Jacques Dubochet, l'un des trois lauréats du prix Nobel de chimie
Jacques Dubochet, l'un des trois lauréats du prix Nobel de chimie © AFP - Fabrice Coffrini

La semaine des prix Nobel se poursuit : après la médecine lundi et la physique mardi, c'est au tour de trois chimistes d'avoir été primés ce mercredi. Le Suisse Jacques Dubochet, l'Américain Joachim Frank et le Britannique Richard Henderson vont recevoir ce prix, pour la mise au point de la cryo-microscopie électronique, une "méthode rafraîchissante d'imagerie des molécules de la vie", selon le secrétaire général de l'Académie royale qui décerne ce prix, Göran Hansson.

C'est quoi, la cryo-microscopie électronique ?

Pour comprendre la cryo-microscopie électronique, il faut d'abord savoir ce qu'est la microscopie électronique, car le terme est trompeur : on ne parle pas de microscope électronique parce qu'il fonctionne avec des composants électroniques (comme un ordinateur), mais parce que la technique utilisée fait appel à des électrons. Elle est très utilisée pour observer des composants biologiques, comme des cellules, des virus ou des protéines.

Contrairement au microscope traditionnel ("optique") qui place l'échantillon à observer au milieu d'un faisceau de lumière, le microscope électronique place l'échantillon sur le chemin d'un rayon dans lequel circulent des électrons, qui permettent d'obtenir un grossissement beaucoup plus important et beaucoup plus précis de l'objet observé, via des lentilles électromagnétiques.

Problème : la plupart du temps, une observation "normale" au microscope électronique nécessite que l'échantillon soit déshydraté, coloré ou qu'on l'expose à des rayons X. Autant de techniques qui altèrent l'échantillon, et donc ne permettent pas de l'observer à l'état naturel. La cryo-microscopie pallie ce problème.

Le principe de la cryo-microscopie est assez simple à la base : pour qu'une molécule conserve son état originel au moment de l'observation, il faut la refroidir. C'est en pratique un peu plus compliqué que cela, car on ne peut pas se contenter de la congeler : l'état de l'eau contenue dans l'échantillon deviendrait solide (on parle de cristallisation), et ce gel l'altérerait à nouveau.

Les chercheurs qui tentaient de mettre au point cette technique sont donc passés par une technique appelée la vitrification, qui permet d'obtenir un échantillon ni gelé ni liquide. Pour y arriver, il faut soit utiliser des produits (des cryoprotecteurs) pour faire chuter la température, soit provoquer une baisse extrêmement rapide de la température, de sorte que le gel n'ait pas le temps de se former. N'essayez pas ça chez vous : il est question d'un refroidissement de plusieurs dizaines de degrés celsius par seconde.

Quel est le rôle des chercheurs qui ont été primés ?

Le seul des trois chercheurs à avoir directement travaillé sur cette technique est Jacques Dubochet, aujourd'hui âgé de 75 ans. C'est lui qui a mis au point cette technique dans les années 80, avec ses équipes. Les deux autres scientifiques ont quant à eux travaillé sur le rendu final du microscope : en 1990, Richard Henderson (72 ans) a réussi à produire, pour la première fois, une image 3D d'une molécule en très haute résolution.

Pourquoi cette découverte assez ancienne est-elle primée aujourd'hui ?

D'abord parce que le prix Nobel ne se cantonne pas à des innovations récentes : l'an dernier par exemple, le prix Nobel de chimie avait été attribué à des chercheurs dont le travail avait commencé dans les années 2000. Cela vient du fait qu'entre la découverte initiale et son perfectionnement, de longues années peuvent passer. C'est le cas ici : la découverte de la technique de cryo-microscopie, qui remonte aux années 80, est couplée aux travaux sur l'imagerie 3D qui sont plus récents.

Cette année, le prix est également lié à l'actualité, car c'est précisément cette technique qui a permis à des chercheurs d'examiner le virus qui était responsable d'une épidémie touchant des nourrissons au Brésil, pour identifier le virus Zika. Sans la cryo-EM, le lien entre Zika et l'épidémie n'aurait peut-être pas pu être mis en lumière.

La semaine des Nobel - Visactu
La semaine des Nobel © Visactu