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Des rotors moléculaires pour évaluer la viscosité des cellules

Une étude européenne a développé une approche innovante pour mesurer la viscosité des cellules. Des chercheurs ont synthétisé des molécules capables de devenir fluorescentes en milieu visqueux.
Des rotors moléculaires pour évaluer la viscosité des cellules
La viscosité des cellules biologiques est essentielle aux procédés chimiques et biochimiques et à la diffusion des molécules. En cas d'utilisation d'un médicament photosensibilisé, comme c'est le cas dans la thérapie photodynamique du cancer, des changements de viscosité ont été observés.

Les scientifiques du projet FLUMVI (Fluorescent macrocycles as functional viscosity probes in live cells), financé par l'UE, ont utilisé des rotors moléculaires, c'est-à-dire des fluorophores dont la fluorescence dépend de la rotation intramoléculaire. Ces molécules sont idéales pour déterminer la viscosité de la cellule, était donné que les milieux très visqueux inhibent la rotation intramoléculaire, avec pour conséquence une augmentation importante de l'intensité de l'émission et de la durée de vie de la fluorescence.

Grâce à de nouvelles classes de sondes fonctionnelles et à l'imagerie par durée de vie de fluorescence (FLIM), les chercheurs ont entrepris de mesurer la viscosité des cellules pendant la fonction cellulaire normale et la thérapie photodynamique. Leur choix s'est porté sur les porphyrazines et porphycènes, et pz1 a démontré une bonne absorption cellulaire, utile pour différencier les différentes viscosités.

Une fois irradiées, les cellules ont subi des changements morphologiques spectaculaires, y compris une contraction et un détachement accompagné d'une augmentation de la durée de fluorescence des porphyrazines. Cela a montré clairement que la mort cellulaire induite par l'irradiation a entraîné une augmentation de la viscosité cellulaire. D'autres expériences photophysiques ont mis en évidence une augmentation de la solubilité des porphyrazines en présence de polymères, un phénomène qui pourrait s'avérer très intéressant pour les applications biologiques.

Pour ce qui est des porphycènes, le TMPc du composé présentait des propriétés de rotor moléculaire mais l'intensité et la durée de la fluorescence étaient insuffisantes. Utilisées dans des expériences cellulaires, les porphycènes n'ont pas permis d'obtenir de signaux FLIM satisfaisants à partir de cellules mourantes, ce qui a permis de déterminer qu'elles ne convenaient pas pour surveiller la viscosité cellulaire pendant la thérapie photodynamique.

Ensemble, les sondes fluorescentes FLUMVI devraient trouver diverses applications nécessitant une quantification de la viscosité cellulaire. Ces résultats apporteront des connaissances fondamentales sur la dynamique complexe de phénomènes biologiques importants.

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Mots-clés

Viscosité, thérapie photodynamique, FLUMVI, porphyrazines, porphycènes