Les sHSP agiraient comme inhibiteurs de l’apoptose. Ainsi, la plupart des sHSP possède une fonction anti-apoptotique, et pas seulement HSP27 (Arrigo AP et al, 2002). L’α-B crystalline, par exemple, empêche le clivage activateur de la procaspase-3 (Kamradt MC et
al, 2002).
C’est donc à cause de leurs séquences en acides aminés, mais aussi à cause de leurs fonctions et implications nombreuses dans les voies de signalisation cellulaires, que HSP70 et HSP22 furent étudiées dans le cadre de la réparation de l’ADN après stress. L’étude menée sur HSP70 fut ensuite appliquée à deux méthodes élaborées sur la ligne biomédicale du synchrotron (imagerie et thérapie).
Les méthodes utilisées sont reprises dans le chapitre III.2 et les résultats obtenus sont décrits dans le chapitre III.3.
III.1.2- Etude appliquée: le synchrotron de Grenoble (E.S.R.F.)
III.1.2.1- Le synchrotron de Grenoble (E.S.R.F.) et son fonctionnement
Les rayons X, découverts par le physicien allemand Willem Conrad Röntgen en 1895, sont, aujourd’hui, largement utilisés dans de nombreux domaines de recherche et en médecine conventionnelle. Le rayonnement X est une onde électromagnétique (lumière), c'est-à-dire qu’il est constitué de particules élémentaires : les photons, d’énergie égale à hν (c'est-à-dire à la constante de Planck multipliée par la fréquence de l’onde) et non chargés. Les rayons X ont une longueur d’onde proche de l’Angström (soit 10-10 m), ce qui est la distance inter atomique moyenne. C’est pourquoi l’utilisation des rayons X se révèle un outil de choix pour l’étude au niveau de l’atome. Dernièrement, la recherche a nécessité le développement de nouvelles sources génératrices de rayonnement X de plus en plus puissantes. Et dès 1930, les physiciens ont inventé le concept des accélérateurs de particules avec les premiers cyclotrons (collisionneurs de particules) et les premiers synchrotrons dès 1947. Le synchrotron ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) a été construit à Grenoble à partir de 1988 et il est opérationnel depuis 1994. Il produit des rayons X avec un large spectre de longueurs d’onde et une énergie critique très élevée. Il est financé et partagé par 18 pays européens. Il emploie plus de 600 personnes. De nombreux types d’expériences sont réalisés dans ce centre de recherche de pointe. Les rayons X sont produits en courbant la trajectoire d'électrons à une
énergie de 6 GeV et une intensité maximale de 200 mA. La machine fonctionne de la façon suivante: des électrons sont émis par une cathode chaude et ensuite accélérés à une forte énergie (200 MeV) par un pré injecteur ou accélérateur linéaire (nommé linac). Puis ils sont à nouveau accélérés dans le booster (accélérateur circulaire de 300 mètres de circonférence) grâce à des champs électriques radiofréquences (leur énergie est encore augmentée de cette manière jusqu'à atteindre 6 GeV) puis ils sont transférés dans l’anneau de stockage (circonférence: 844m) où ils pourront être déviés pour suivre une trajectoire circulaire grâce à des aimants de courbure (ou « bending magnets » BM) (voir le plan de la machine*, annexe III-a). Entre les aimants de courbure, des sections droites permettent, en plus de la focalisation, l’insertion d’assemblages magnétiques appelés éléments d’insertion (ou « Insertion devices » ID). Ces éléments permettent de faire osciller les électrons autour de leur trajectoire grâce au champ magnétique généré par ces aimants. C’est ceci qui caractérise les synchrotrons de la troisième génération. La déviation des électrons produit ainsi un rayonnement de photons sur mesure.
Il existe deux types d’éléments permettant de modifier le faisceau d’électrons:
Les wigglers : le spectre lumineux produit est continu, son intensité et son énergie critique sont réglables.
Les ondulateurs : les cônes de lumière interfèrent entre eux destructivement ou constructivement, ce qui donne un spectre de raies avec une brillance renforcée pour certaines longueurs d’onde seulement. Le faisceau lumineux produit est très peu divergeant.
A l'intérieur de l'anneau de stockage, il existe un vide très poussé qui permet aux électrons de circuler en produisant le moins de collision possible de manière à augmenter la durée de vie du courant stocké. Le flux des électrons reste dans l’anneau pendant environ cinquante heures (l’intensité diminue graduellement). L'anneau doit donc être rempli de temps en temps. Les rayons X produits à l'ESRF sont très durs, c'est-à-dire qu'ils sont très énergétiques. Ils sont 105 plus intenses que ceux produits par les sources conventionnelles trouvées dans les hôpitaux. L’intensité et le spectre du faisceau X sont adaptés au type d’expériences envisagé. Le faisceau produit peut être extrêmement focalisé (de l’ordre du micron ou même moins). Bien des domaines autres que la biologie structurale comme: la médecine, la chimie, la physique, les sciences le la Terre, l’études des matériaux, l’industrie et l’environnement utilisent ces sources de lumière pour réaliser des expériences. Toutes ces expériences se déroulent dans des laboratoires spécialement adaptés appelés lignes de
lumière* (annexe III-b). Il en existe une quarantaine au Synchrotron de Grenoble. Le faisceau
est calibré et modifié avant d’arriver sur l’échantillon au niveau de la «experimental hutch». Les modifications sont pilotées depuis la cabine de contrôle, et ce pour toutes les lignes de lumières du synchrotron. L'intensité peut être ajustée ; le spectre de longueur d’onde peut être modifié. Il est aussi possible d’influer sur la largueur du faisceau en construisant des lignes plus longues (exemple: la ligne biomédicale ID17). Il n'existe aujourd’hui, que trois synchrotrons dans le monde opérant à des niveaux d'énergie de l'ordre de 6 GeV: ce sont tous des synchrotrons de troisième génération: au Japon (Spring8), aux Etats Unis (APS) et en France (ESRF).
Figure 50) Schéma représentatif de l’imagerie par méthode DEI
Le principe de la Diffraction Enhanced Imaging est représenté sur ce schéma. L’échantillon et le détecteur peuvent être déplacés verticalement. Cette méthode permet d’obtenir de images plus focalisées.
Figure 51) Exemple d’image obtenue par DEI
Imagerie du cartilage (orteil humain) réalisée par différentes méthodes (images : P. Coan).
L’image de gauche correspond à une image de cartilage obtenue par imagerie par résonance magnétique (IRM – durée d’obtention > 5 heures), celle du milieu correspond à la DEI (c’est la seule méthode qui donne une information sur l’histologie du cartilage – durée d’obtention : rapide) et l’image de droite correspond à une image de scanner classique (CT : computed tomography).
DEI CT
conventionnel IRM
lumière synchrotron
monochromatique échantillon
réflexion à l’angle de Bragg cristal analyseur