Publié le 2 octobre 2025. Des bio-ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego ont dévoilé une technologie novatrice capable de cartographier l’intégralité des interactions ARN-protéines dans les cellules humaines. Cette avancée majeure promet d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques pour un large éventail de maladies, du cancer aux troubles neurodégénératifs.
- Une nouvelle technologie permet de visualiser l’ensemble des interactions ARN-protéines au sein des cellules humaines.
- Cette cartographie exhaustive pourrait révolutionner le traitement de maladies comme le cancer et Alzheimer.
- La méthode identifie précisément les dialogues cellulaires défaillants, ouvrant la voie à des thérapies ciblées.
Les interactions entre l’ARN (acide ribonucléique) et les protéines sont au cœur de nombreux processus vitaux dans nos cellules, tels que l’activation et la régulation des gènes ou encore la réponse au stress. Jusqu’à présent, les chercheurs ne parvenaient à observer qu’une fraction de ces interactions, laissant une grande partie de la communication cellulaire dans l’ombre.
« Cette technologie, c’est un peu comme la carte du câblage des conversations de la cellule », explique Sheng Zhong, professeur de bio-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering, qui a dirigé l’étude publiée dans la revue Nature Biotechnology. « Elle nous montre quels ARN dialoguent physiquement avec quelles protéines. De nombreuses pathologies, y compris certains cancers et des maladies neurodégénératives, surviennent lorsque ces dialogues entraînent des comportements cellulaires inappropriés, comme une croissance incontrôlée, une insensibilité aux signaux de détresse ou une évasion du système immunitaire. En identifiant les paires ARN-protéine spécifiques impliquées, nous pouvons concevoir des médicaments pour les moduler ou les inhiber. »
Le dispositif développé repose sur la détection des contacts physiques directs entre ARN et protéines à l’intérieur des cellules. Chaque protéine est marquée et chimiquement liée à l’ARN auquel elle se lie. Ces complexes ARN-protéine sont ensuite transformés en codes-barres ADN uniques, lisibles par les machines de séquençage conventionnelles. Cette approche permet d’obtenir, en une seule expérience, un répertoire complet des interactions ARN-protéine.
Appliquée à deux lignées de cellules humaines, la technologie a révélé plus de 350 000 interactions, dont un nombre significatif inédit. Si l’équipe a confirmé des liaisons ARN-protéine déjà connues, elle a également identifié des centaines de nouvelles associations, certaines totalement inattendues.
Parmi les découvertes notables, la phosphoglycérate déshydrogénase (PHGDH), une enzyme déjà identifiée par l’équipe de Zhong comme jouant un rôle dans la maladie d’Alzheimer et comme un possible biomarqueur sanguin pour sa détection précoce, s’est avérée interagir avec des ARN messagers impliqués dans la survie cellulaire et la croissance nerveuse. Cette observation ouvre de nouvelles pistes sur l’influence de la PHGDH sur la santé du cerveau.
L’étude a également mis en lumière les interactions du long ARN non codant Linc00339 avec 15 protéines membranaires. Sachant que cet ARN est surexprimé dans plusieurs types de cancers, ces nouvelles interactions pourraient expliquer son rôle dans la prolifération et la dissémination tumorales.
La capacité de visualiser ces interactions cachées est susceptible de révéler de nouvelles cibles médicamenteuses et d’ouvrir la voie à des approches thérapeutiques inédites.
« Les interactions qui agissent comme des interrupteurs dans le développement des maladies deviennent des cibles thérapeutiques potentielles – qu’il s’agisse de l’ARN, de la protéine partenaire ou de la zone de contact entre les deux », détaille Shuanghong Xue, co-premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Zhong. « Si certaines interactions ARN-protéine favorisent la maladie, leur blocage pourrait constituer une stratégie thérapeutique. À l’inverse, si d’autres interactions protègent contre la maladie, nous chercherions à les préserver ou à les renforcer. »
Shuanghong Xue, chercheur postdoctoral
La technologie ne se contente pas d’indiquer qu’un ARN et une protéine interagissent ; elle précise également la région de la protéine impliquée et les séquences d’ARN préférentiellement liées par une protéine donnée. Ce niveau de détail offre des points d’entrée cruciaux pour la conception de thérapies hautement ciblées.
Cependant, le chemin est encore long. « Pour la majorité des nouvelles interactions découvertes, leurs rôles biologiques exacts restent à élucider », reconnaît Sheng Zhong. « L’avancée principale réside dans la création d’une carte exhaustive et impartiale des partenariats potentiels ARN-protéine. Cela ouvre la porte à des recherches futures pour déterminer quelles interactions sont pathogènes, lesquelles sont protectrices, et comment nous pouvons les cibler par des médicaments. »
L’équipe de Sheng Zhong applique désormais cette technologie à des modèles de maladies, notamment Alzheimer et Parkinson, dans le but d’identifier les interactions ARN-protéine dérégulées qui pourraient servir de base à des thérapies de nouvelle génération.
L’étude complète, intitulée « Genome-scale mapping of RNA–protein associations by sequencing », a bénéficié des contributions majeures de Zhijie Qi et Shuanghong Xue, co-premiers auteurs, pour les innovations en bio-informatique, les outils d’intelligence artificielle et l’étude des interactions moléculaires.
Ces travaux sont soutenus par les National Institutes of Health (subventions R01GM138852, DP1DK126138, UH3CA256960 et R01HD107206).