Prix Nobel de chimie: Des mesures au PSI ont permis une compréhension précise des ciseaux génétiques

«A l’époque, nous ne savions pas encore quelle importance exceptionnelle cette protéine allait avoir», explique Vincent Olieric, scientifique et expert du rayonnement synchrotron au PSI. En septembre 2013, le biochimiste Martin Jinek a amené au PSI des cristaux de la protéine Cas9 de deux bactéries différentes, afin de les examiner de manière précise grâce aux rayons X de la SLS. Après avoir été post-doctorant jusqu’en 2012 au sein du laboratoire de Jennifer Doudna à l'Université de Californie à Berkeley, Martin Jinek venait de prendre un poste de professeur à l’Université de Zurich. Vincent Olieric l’a aidé à effectuer les mesures à la SLS. Décrypter la structure de protéines à l’échelle de l’atome est une des spécialités du PSI.

«Déterminer la structure de l’enzyme a été une tâche longue et laborieuse, se souvient Vincent Olieric. De nombreuses données ont dû être rassemblées et de nombreux cristaux ont été testés. Finalement, un cristal s’est révélé meilleur que les autres et grâce à ces données, il a été possible de construire un modèle très précis.»

Examen détaillé

L’outil de génie génétique CRISPR-Cas9 est constitué de plusieurs composants. L’un d’eux est l’enzyme Cas9, capable de couper l’ADN de manière ciblée. Pour comprendre comment cela fonctionne, on doit connaître précisément la structure des protéines. La solution la plus fiable est l'analyse de la structure cristalline. Pour ce faire, les cristaux de la protéine sont examinés au moyen de la lumière synchrotron; sur la base du schéma de diffraction qui en résulte, il est possible, grâce à des calculs complexes, de déterminer la structure des molécules.

Comme l’a montré l’analyse de la structure cristalline de Cas9, l’enzyme est composée de deux zones reliées entre elles. L’une d’elles lie et coupe l’ADN. La détermination de la structure de macromolécules comme l’enzyme Cas9 étant très exigeante, Vincent Olieric et ses collègues du PSI ont ensuite développé une nouvelle méthode de collecte des données, afin de rendre cette tâche plus aisée. Dans ce but, le scientifique du PSI a ensuite collaboré de manière étroite avec Martin Jinek. «A ce moment-là, nous savions toutefois déjà quelle importance CRISPR-Cas9 avait, précise-t-il. L’outil était déjà utilisé dans des laboratoires du monde entier.» C’est pourquoi l’attribution du Prix Nobel de chimie 2020 à Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ne l’étonne pas: «Tout le monde savait que cela arriverait un jour.»

Texte: Institut Paul Scherrer/Brigitte Osterath