La découverte de Boothby sur le verre de tardigrade a montré que des enzymes desséchées peuvent survivre sans chaîne du froid

Les vaccins et de nombreux médicaments sont des protéines fragiles qui se désagrègent lorsqu'elles sèchent, ce qui explique pourquoi ils sont expédiés et stockés au froid de l'usine à la clinique. Cette réfrigération est le poste le plus lourd de la facture : environ 80 pour cent des coûts des programmes de vaccination dans les pays en développement provient du maintien des vaccins au froid, ont rapporté Boothby et ses collègues. Le remède évident consiste à disposer d'une chaîne du froid plus importante et de meilleure qualité -- réfrigérateurs, caisses, électricité -- une infrastructure qui doit fonctionner indéfiniment.

Les tardigrades, les microscopiques oursons d'eau, survivent à la perte de presque toute l'eau de leurs cellules. En septembre 2015, des chercheurs de l'université de Chicago ont annoncé que ces animaux se recouvrent de molécules vitreuses au fur et à mesure qu'ils sèchent. Thomas Boothby, de l'université de Caroline du Nord, a ensuite découvert le mécanisme : des gènes spécifiques aux tardigrades codant pour des protéines intrinsèquement désordonnées (IDP), sans forme lorsqu'elles sont hydratées, qui se multiplient pendant la dessiccation et se réorganisent en un verre biologique solide enveloppant les protéines et molécules essentielles. Ajoutez de l'eau et le verre fond pour redevenir des protéines souples.

Boothby a montré que ce mécanisme est dédié à la dessiccation, et non à une robustesse générale : des tardigrades modifiés pour produire moins d'IDP ont perdu leur tolérance à la dessiccation mais conservé leur résistance au froid. L'astuce est transférable : dans des cellules humaines HeLa, les IDP se sont déplacées vers des organites spécifiques à mesure que les cellules séchaient et ont formé du verre in vitro ; des levures et des bactéries modifiées pour produire ces protéines ont mieux survécu à une dessiccation extrême que les souches normales. La lactate déshydrogénase a retrouvé son activité complète lorsqu'elle a été mélangée à des protéines vitreuses avant la dessiccation ; les ajouter après n'a rien produit, ce qui prouve que le verre doit se former autour des molécules au moment où l'eau s'en va.

La même enveloppe pourrait stabiliser des enzymes desséchées et, à terme, des vaccins, leur permettant de voyager et de rester sur une étagère sans chaîne du froid, et ces protéines ouvrent aussi la voie à des cultures résistantes à la sécheresse. Le mécanisme n'est pas encore un produit -- au moment des rapports de décembre 2015, les preuves portaient sur des cellules et des enzymes, pas sur un vaccin expédié à température ambiante -- mais il reformule le problème : au lieu de protéger la cargaison par l'infrastructure, faire en sorte que la cargaison se protège elle-même.

Ne refroidissez pas la cargaison ; empruntez l'astuce du tardigrade et rendez les biomolécules desséchées auto-protectrices

Cela s'attaque au coût dominant : si la réfrigération représente environ 80 pour cent du coût des programmes de vaccination dans les pays en développement, un produit biologique qui tolère la dessiccation élimine la dépense la plus importante

Le verre est réversible et ciblé : il fond à la réhydratation et doit se former autour des molécules pendant que l'eau s'en va, si bien que la protection est intégrée au processus de dessiccation plutôt qu'ajoutée après coup

Le mécanisme s'est révélé transférable : des invalidations géniques ont montré que les gènes sont spécifiques à la dessiccation, et leur expression dans la levure, les bactéries et les cellules HeLa a reproduit l'effet hors du tardigrade

Les travaux ont été présentés lors du congrès de l'American Society for Cell Biology et rapportés par une presse scientifique indépendante en décembre 2015, ce qui donne à la découverte une trace publique vérifiable

Quand maintenir quelque chose en vie coûte cher, changez la tolérance du produit plutôt que l'environnement : trouvez un organisme qui survit à la condition hostile et transplantez son mécanisme.

Selon les rapports de décembre 2015, les travaux venaient d'être présentés lors de la réunion annuelle de l'American Society for Cell Biology ; les résultats démontrés portaient sur la levure, les bactéries, des cellules humaines et un test enzymatique, les vaccins stables à sec et les cultures résistantes à la sécheresse étant cités comme applications envisagées plutôt que comme résultats achevés. ScienceAlert et Science News ont tous deux publié l'article ce mois-là, et la publication de ScienceAlert a recueilli 194 points et 37 commentaires sur Hacker News le jour de Noël 2015. La question de savoir si l'approche des protéines vitreuses aboutirait à un véritable vaccin ou à une culture restait ouverte au moment des rapports.