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Traitements anti-cancer : pourquoi mTor est décevant
26/06/2013

De la chimie physique aux systèmes biologiques

Les principales activités de recherche de Françoise Remacle portent sur la logique moléculaire (lire Les molécules ont leur logique) et, « relèvent du domaine de la chimie physique pure et dure, comme par exemple la simulation de la réponse de molécules à des pulses à laser très intenses et très courts », indique la scientifique. « Je travaille beaucoup sur la mise au point d’opérations logiques à l’échelle moléculaire en ciblant et contrôlant la réponse de molécules à des perturbations qui sont soit des pulses de photons, soit des pulses électriques. C’est vraiment le corps de mes activités et dans ce contexte je coordonne le projet européen MULTI, après avoir déjà coordonné deux autres projets européens dans ce domaine, MOLDYNLOGIC et MOLOC. Je fais aussi partie du projet européen TOLOP, coordonné par HITACHI dont le but est d’appliquer ces concepts dans des architectures de type CMOS », précise-t-elle. À côté de cela, Françoise Remacle développe petit à petit un autre volet de recherche : l’étude de transitions de phases dans des systèmes biologiques. «Je suis en contact avec James Heath de l’Institut des Technologies de Californie depuis une vingtaine d’années et on a déjà identifié ensemble des transitions de phases dans des systèmes physico-chimiques, comme des super réseaux de plots quantiques métalliques. C’était assez naturel pour moi de continuer à collaborer avec lui en utilisant le même genre de concepts mais appliqués à des systèmes très différents et de voir jusqu’où ces concepts sont pertinents et permettent d’expliquer la réponse de systèmes plus complexes », poursuit la chercheuse. L’idée est donc de caractériser la réponse de systèmes biologiques à des perturbations en utilisant des concepts de la chimie physique et de thermodynamique, très différents des méthodes d’analyse statistique habituellement utilisées en biochimie et médecine.

Un point d’équilibre entre deux phases

Mais qu’est ce qu’une transition de phase ? « Il y a par exemple une transition de phase entre l’eau liquide et la glace », explique Françoise Remacle. « Et lorsqu’on est à l’équilibre où l’eau et la glace coexistent, on ne peut changer la température, même si on fournit de l’énergie au système. La température restera à 0°C aussi longtemps qu’il y aura à la fois de la glace et de l’eau », précise la scientifique. Il s’agit donc d’un point ou d’une valeur très particulière, dans un système qui comporte plusieurs phases, à laquelle fournir de l’énergie au système n’engendre aucune réponse de ce dernier. « C’est ce que nous avons identifié dans la réponse de la voie de signalisation de mTor », précise Françoise Remacle. En regardant de plus près la réponse de mTor à des variations de pression en oxygène au niveau des cellules, les chercheurs ont mis en évidence une plage, située entre 1,5% et 2% de pression en oxygène, dans laquelle il est impossible d’inhiber l’activité de mTor. De plus, ils ont montré que l’hypoxie, c’est-à-dire une quantité réduite d’oxygène distribuée par le sang aux tissus, affecte et altère la voie de signalisation de mTor. « Si la pression en oxygène est plus élevée que 2%, mTor est impliquée dans des voies de signalisation d’un certain type et lorsque la pression en oxygène est inférieure à 1,5% mTor intervient dans d’autres voies de signalisation », indique Françoise Remacle. Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue PNAS (1).

Evolution valeurs propres

(1) Wei Weia, Qihui Shia, Francoise Remacle, Lidong Qin, David B. Shackelford, Young Shik Shin, Paul S. Mischel, R. D. Levine, James R. Heath. « Hypoxia induces a phase transition within a kinase signaling network in cancer cells » in PNAS, 25/03/201. DOI : 10.1073. Abstract

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