Découverte surprise : une protéine peut conduire l'électricité

Les protéines, éléments constitutifs des cellules, sont souvent considérées comme inertes. Pourtant, des scientifiques ont découvert une protéine dotée d'une fonction étonnante : elle conduit l'électricité.

Si cette découverte est correctement étudiée et mise en pratique, nous pourrions disposer d’un outil de diagnostic puissant à des fins médicales, capable d’identifier des molécules de protéines individuelles à l’aide d’un faible courant électrique.

L'étude a duré quatre ans et a été menée par des chercheurs de l'Université d'État de l'Arizona. Ils ont minutieusement vérifié leurs travaux, formulé différentes hypothèses et cherché des explications pour chacune d'elles. Ils sont finalement parvenus à la conclusion qu'ils avaient bel et bien découvert une protéine conductrice d'électricité.

« Si ce que nous pensons est vrai, ce serait une grande surprise », a déclaré le Dr Stuart Lindsay, chercheur principal de l'étude. « Notre recherche consiste essentiellement à tester des hypothèses à partir des données et à éliminer tout ce qui est considéré comme faux. »

Tout d’abord, Lindsay et son équipe ont développé un lecteur pour les petits ADN et les acides aminés qui peut séparer les molécules individuelles entre les électrodes – une technologie connue sous le nom de « tunneling de reconnaissance ».

Après avoir obtenu de bons résultats avec des molécules individuelles, l'équipe a poussé ses recherches plus loin. Elle s'est demandé si la même impulsion électrique pouvait identifier des protéines entières. Les chercheurs ont utilisé une colle contenant la protéine alphaVbeta3 pour connecter deux électrodes et ont constaté que cette protéine était hautement conductrice.

Les protéines peuvent conduire l’électricité.

Au cours des années qui ont suivi, l'équipe a tenté de trouver une explication valable à ce phénomène. De nombreuses hypothèses ont été avancées, comme le « saut d'électrons » : les électrons peuvent sauter sur de longues distances entre les atomes. Mais ces explications ne correspondaient pas aux données expérimentales.

Lindsay est ensuite tombée sur les travaux du biophysicien théoricien Gabor Vattay, de l'Université Loránd Eötvös en Hongrie. Vattay avait proposé une théorie quantique selon laquelle les protéines sont en équilibre entre conduction et isolation électrique.

Une vibration électrique peut activer une protéine, la transformant en conducteur ou isolant électrique, a expliqué Vattay. Cela semble correspondre aux expériences menées par Lindsay et ses collègues.

« Lors de nos expériences, nous avons observé le comportement étrange d'une quantité importante de protéines conductrices d'électricité », explique Lindsay. « Ce n'est pas statique, c'est dynamique. Nous savons que les protéines sont normalement isolantes, mais qu'elles changent lorsqu'elles vibrent. »

Les chercheurs ont eu l'idée suivante : la distribution des niveaux d'énergie de la protéine se fait en trois courbes. L'une représente l'état métallique ou conducteur, l'autre l'état isolant, et la courbe du milieu est un état quantique intermédiaire entre ces deux propriétés.

Grâce à Vattay et à des modèles de supercalculateurs, les chercheurs ont pu intégrer la protéine alphaVbeta3 à un état quantique. Grâce à des expériences soigneusement préparées, les scientifiques ont ensuite pu créer un dispositif permettant d'activer et de désactiver la conductivité électrique de la protéine.

Jusqu'à présent, les scientifiques restent prudents quant à leurs conclusions. Ils n'ont testé qu'une seule protéine, et de nombreuses autres protéines aux propriétés similaires restent à expliquer. Espérons que de futures recherches permettront de combler ces lacunes.

« Nous avons pratiquement éliminé toutes les sources douteuses des données, et avons néanmoins trouvé une grande quantité de protéines conductrices. Elles étaient toujours là et avaient acquis une nouvelle propriété. C'était incroyable ! », a déclaré Lindsay.

La compréhension des propriétés des protéines devrait ouvrir la voie à de potentielles applications médicales. L'étude complète a été publiée dans la revue Nano Futures.

Selon Khoahoc.tv