Une recherche sur la viscosité cellulaire améliore nos connaissances sur les cellules cancéreuses
Des chercheurs financés par l'UE en Allemagne et en Pologne ont réalisé des découvertes révolutionnaires sur la viscosité cytoplasmique cellulaire, ce qui pourrait approfondir nos connaissances sur les cellules cancéreuses. Menée par des chercheurs de l'institut de chimie physique de l'Académie polonaise des sciences (IPC PAS), l'équipe était partiellement soutenue par une subvention innovante d'économie du Fonds européen de développement régional (FEDER). La viscosité est une mesure de résistance ou d'épaisseur d'un fluide. Une faible viscosité signifie que la fluidité (ou liberté de mouvement) est plus élevée. L'eau, par exemple, est peu visqueuse, tandis que le miel, beaucoup plus épais et sirupeux, est par conséquent plus visqueux. C'est Albert Einstein qui a pour la première fois évoqué la viscosité de fluides complexes en 1906, et depuis des recherches ont tenté de comprendre la viscosité du cytoplasme cellulaire. Au fil des ans, un corpus de preuves a été établi, indiquant que malgré leur viscosité cytoplasmique élevée (résultant en une faible liberté de mouvement théorique au sein du cytoplasme), la mobilité de petites protéines dans le cytoplasme est pourtant élevée (plusieurs fois plus élevée que celle indiquée dans la formule d'Einstein). Dans leur étude, publiée dans la revue Nano Letters, l'équipe a étudié comment les petites molécules de protéines ne subissent pas la viscosité cytoplasmique dans leurs déplacements cellulaires. Ils ont décrit les changements de viscosité mesurés dans différentes solutions et introduit des sondes, variant de l'échelle du nanomètre à celle du macromètre. «Nous avons amélioré nos anciennes formules et conclusions pour les appliquer avec succès à plusieurs systèmes, dont la première description de la viscosité cytoplasmique des cellules cancéreuses», commente le professeur Robert Holyst de l'IPC PAS. L'équipe a pu décrire les changements de viscosité en utilisant une formule phénoménologique contenant des coefficients de même nature physique. Les coefficients ont apporté une description du milieu fluidique (rempli d'un réseau de polymères à longue chaîne ou de regroupements de molécules, par exemple) et du type de sonde (une molécule de protéine, par exemple) évolue dans le milieu. La nouvelle formule peut être utilisée pour des sondes d'une fraction de nanomètres à plusieurs centimètres. Les relations découvertes étaient généralement valides pour différents types de fluides dont les solutions possédant une structure élastique microscopique (les réseaux de polymères dans divers solvants) et les systèmes microscopiquement rigides (composés d'agrégats de molécules allongées, des micelles). L'équipe a également appliqué cette nouvelle formule pour décrire la mobilité des fragments d'ADN et autres sondes dans des cellules de muscles de souris ainsi que des cellules cancéreuses. «Nous avons pu démontrer que la viscosité fluidique dans une cellule dépend de la structure intracellulaire et de la taille de la sonde utilisée pour mesurer la viscosité», explique Tomasz Kalwarczyk, un étudiant en doctorat de l'IPC PAS. «Nos recherches ont généré une nouvelle méthode de caractérisation de la structure cellulaire, en mesurant la viscosité du cytoplasme.» Ces recherches ont d'importantes implications. Les scientifiques peuvent mieux estimer le temps de migration des médicaments introduits dans les cellules et cette connaissance peut être appliquée en nanotechnologie, par exemple pour la fabrication de nanoparticules contenant des solutions micellaires. Les résultats de cette étude auront également un impact sur les méthodes avancées de mesure telles que la dispersion de la lumière dynamique, qui permet la suspension de molécules devant être analysées par taille.Pour de plus amples informations, consulter: Institut de chimie physique de l'Académie polonaise des sciences: http://www.ichf.edu.pl/indexen.html(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
Pays
Allemagne, Pologne