Dans la maison qu'habite la cellule, il y a quatre pièces : les mitochondries, le noyau, le cytosol et la membrane plasmique. Auparavant, nous ne pouvions voir qu'un feu s'était allumé quelque part, sans savoir dans quelle pièce exactement. Désormais, nous disposons de quatre fenêtres, et chacune montre sa propre partie de la maison. Le feu, dans cette maison, c'est le peroxyde d'hydrogène, une petite molécule de signalisation qui oxyde les protéines, comme la rouille ronge le fer. Mais la rouille détruit, tandis que le peroxyde agit plus finement : il active ou désactive brièvement des protéines, transmettant ainsi un signal.
Pour voir ce feu dans chaque pièce, les scientifiques ont intégré le capteur HyPer7 dans la drosophile. Cette protéine brille différemment lorsqu'une molécule de peroxyde apparaît à proximité. Le capteur était envoyé dans la pièce voulue grâce à des séquences de signalisation : COX8 pour les mitochondries, trois copies de NLS pour le noyau, NES pour le cytosol et une myristoylation pour la membrane plasmique. Ainsi ont été obtenues quatre lignées de mouches, chacune avec sa propre fenêtre. Le capteur s'est révélé si sensible qu'il parvient à détecter l'oxydation provoquée par une seule molécule de peroxyde ayant diffusé dans la zone de réaction.
La validation sur tissus vivants a livré des images inattendues. Dans les ovaires, les mitochondries s'allumaient puis s'éteignaient en six minutes après l'ajout de peroxyde, révélant le travail des systèmes antioxydants. Dans les disques imaginaux de l'aile, les ébauches de la future aile, le capteur nucléaire s'oxydait dans la membrane périopodiale, tandis que le capteur membranaire restait réduit le long des frontières où les cellules se divisent. Dans les embryons, la membrane plasmique s'oxydait fortement dans les granules vitellins et sur le bord antérieur lors de la fermeture dorsale, quand les bords de l'embryon se rejoignent comme une fermeture éclair qui se referme. Le capteur nucléaire s'allumait dans les glandes salivaires au stade 14.
Ces observations montrent que le peroxyde d'hydrogène ne se répand pas simplement dans la cellule : il agit différemment dans chaque pièce. Chez les mouches âgées, dans les cellules de l'intestin, le capteur cytosolique était plus oxydé que chez les jeunes, autrement dit le stress oxydant s'accumule avec l'âge dans cette pièce. Auparavant, nous ne pouvions pas voir où s'accomplissait précisément ce travail chimique ; désormais, nous pouvons le suivre en temps réel. Les quatre fenêtres sont ouvertes, et le feu de chaque pièce se voit séparément. C'est comme observer une maison où, dans une pièce, on prépare le dîner, dans une autre on lit un livre, dans une troisième on dort, et dans la quatrième brûle un voyant de signalisation.
Le capteur HyPer7 est si sensible qu'il peut enregistrer l'oxydation provoquée par une seule molécule de peroxyde d'hydrogène ayant diffusé dans la zone de réaction. Il est ensuite réduit par le système de la thiorédoxine, ce qui signifie qu'il ne montre pas simplement la présence de peroxyde, mais l'équilibre entre oxydation et réduction.
L'idée de voir des molécules de signalisation invisibles à l'intérieur d'une cellule vivante fait écho au concept de « vision intérieure » du roman Solaris de Stanislas Lem, où un océan-esprit communique par de subtils signaux chimiques. Ici, les scientifiques peuvent littéralement observer le langage chimique des cellules en action.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.