Laboratoire de Chimie Inorganique - LCI

Spectroscopies de résonnance paramagnétique électronique (RPE-ENDOR)

Pierre Dorlet
Christelle Mathé


En mai 2001, l'Institut s'est doté d'un nouveau spectromètre de RPE (Résonance Paramagnétique Electronique) qui a été installé au sein du Laboratoire. L'acquisition de ce nouvel appareillage et en particulier de deux sources micro -ondes (9 et 34 GHz) et du programme de simulation XSophe développé par le département de Mathématiques de l'Université de Brisbane (Queensland, Australie) a permis de développer l'utilisation de la RPE au Laboratoire et d'en faire plus qu'une simple technique de caractérisation. Le spectromètre de l’Institut offre également la possibilité de réaliser des expériences d’ENDOR (Electron Nuclear DOuble Resonance) et de TRIPLE (Double ENDOR) aux deux fréquences disponibles.

Outre les interactions avec les autres thèmes du Laboratoire (en particulier les thèmes 4 et 5 orientés bioinorganiques), les projets développés dans le thème 6 concerne l’étude de métalloenzymes et plus particulièrement des enzymes en relation avec les maladies neurodégénératives. D'importants efforts de recherche sont actuellement déployés concernant les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer ou celles liées au prion. En particulier, il est suggéré que le développement de ces maladies soit intimement lié à l'état d'agrégation de la chaîne polypeptidique de la protéine, les ions de métaux de transition jouant alors un rôle clé. Un axe de recherche est donc l'étude de la fixation des ions métalliques sur des polypeptides reproduisant un fragment clé de la chaîne polypeptidique de ces protéines.

 

 

Très peu de choses sont connues sur les sites de liaison des métaux au niveau de ces polypeptides. Les techniques avancées de RPE  sont idéales pour étudier la coordination de métaux paramagnétiques à des ligands dont les atomes possèdent un spin nucléaire non nul (l’azote est un exemple typique dans ce cas). Ces techniques permettent en particulier de mesurer les couplages hyperfins et quadrupolaires qui donnent des informations sur la structure autour du métal, sur la nature des liaisons métal -ligands et  la répartition de la densité de spin au niveau du site.

Dans le cas de la protéine du prion (PrP), il existe du côté N terminal un domaine de répétition d'un octapeptide (la séquence PHGGGWGQ est répétée quatre fois) qui lie au total quatre ions Cu2+. Ce site a déjà été très étudié dans la littérature au niveau structural mais il reste encore beaucoup à faire. En particulier, il a été montré par l’équipe du Pr. Takeuchi au Japon que les quatre copies de cet octapeptide catalysent la réduction du cuivre (II) en cuivre (I). S'il manque une ou plusieurs de ces séquences la réaction ne se fait pas. De même le résidu tryptophane est nécessaire à cette catalyse.

En supplément de ces sites de fixation de cuivre, un cinquième site coordonnant un ion Cu2+ a récemment été mis en évidence dans une zone de la protéine qui correspond à la zone de repliement qui débouche sur l'isoforme pathogène de la protéine. Ce site est donc d'un intérêt tout particulier puisque la transformation de la protéine de sa forme cellulaire à sa forme pathogène n'est pas encore comprise. 

Ce projet se situe à l'interface chimie -biologie et plus précisément dans le domaine de la biophysique. Il s'agit d'utiliser les connaissances de la chimie de coordination des métaux de transition de la première ligne et les techniques de spectroscopie de résonance magnétique électronique pour les mettre à profit dans l'étude du rôle de ces métaux dans les peptides et protéines (essentiellement prion et b -amyloïde) liés aux maladies neurodégénératives.

  

Collaborations :

  • Equipe du Pr. Peter Faller (LCC, UPR CNRS 8241, Toulouse) qui travaille sur le b -amyloïde lié à la maladie d’Alzheimer
  • Equipe du Dr. A. W. Rutherford (DBJC/SBE, URA CNRS 2096, CEA Saclay) pour les mesures de RPE à impulsions.

 Financement :

  • ANR Jeunes Chercheurs 2005 "NEUROARPE" Maladies neurodégénératives et métaux : apport des spectroscopies de résonance paramagnétique électronique

 Liens :