Pour développer de nouveaux médicaments et vaccins, une connaissance détaillée des plus petits éléments constitutifs biologiques de la nature – les biomolécules – est nécessaire. Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, présentent maintenant une technique de microscopie révolutionnaire qui permet d’étudier les protéines, l’ADN et d’autres minuscules particules biologiques dans leur état naturel d’une manière complètement nouvelle.
Beaucoup de temps et d’argent sont nécessaires pour développer des médicaments et des vaccins. Il est donc crucial de pouvoir rationaliser le travail en étudiant, par exemple, comment les protéines individuelles se comportent et interagissent les unes avec les autres. La nouvelle méthode de microscopie de Chalmers peut permettre de trouver plus tôt les candidats les plus prometteurs. La technique a également le potentiel d’être utilisée pour mener des recherches sur la façon dont les cellules communiquent entre elles en sécrétant des molécules et d’autres nanoparticules biologiques. Ces processus jouent un rôle important dans notre réponse immunitaire, par exemple.
Dévoiler sa silhouette
Les biomolécules sont à la fois petites et insaisissables, mais vitales car elles sont les éléments constitutifs de tout ce qui vit. Pour leur faire révéler leurs secrets par microscopie optique, les chercheurs doivent actuellement soit les marquer d’un marqueur fluorescent, soit les fixer sur une surface.
« Avec les méthodes actuelles, on n’est jamais tout à fait sûr que le marquage ou la surface sur laquelle la molécule est attachée n’affecte pas les propriétés de la molécule. Grâce à notre technologie, qui ne nécessite rien de tel, elle montre sa silhouette tout à fait naturelle. , ou signature optique, ce qui signifie que nous pouvons analyser la molécule telle qu’elle est », explique le directeur de recherche Christoph Langhammer, professeur au Département de physique de Chalmers. Il a développé la nouvelle méthode avec des chercheurs en physique et en biologie de Chalmers et de l’Université de Göteborg.
La méthode de microscopie unique est basée sur le passage des molécules ou particules que les chercheurs veulent étudier à travers une puce contenant de minuscules tubes nanométriques, appelés nanocanaux. Un fluide de test est ajouté à la puce qui est ensuite éclairée par de la lumière visible. L’interaction qui se produit alors entre la lumière, la molécule et les petits canaux remplis de liquide fait apparaître la molécule à l’intérieur comme une ombre sombre et elle peut être vue sur l’écran relié au microscope. En l’étudiant, les chercheurs peuvent non seulement voir, mais aussi déterminer la masse et la taille de la biomolécule, et obtenir des informations indirectes sur sa forme, ce qui n’était pas possible auparavant avec une seule technique.
Innovation plébiscitée
La nouvelle technique, la microscopie à diffusion nanofluidique, a récemment été présentée dans la revue scientifique Méthodes naturelles. L’Académie royale suédoise des sciences de l’ingénieur, qui répertorie chaque année un certain nombre de projets de recherche susceptibles de changer le monde et d’apporter de réels avantages, a également rendu hommage aux progrès réalisés. L’innovation a également fait un pas dans la société grâce à la start-up Envue Technologies, qui a reçu le prix « Game Changer » lors de la compétition Venture Cup de cette année dans l’ouest de la Suède.
« Notre méthode rend le travail plus efficace, par exemple lorsque vous avez besoin d’étudier le contenu d’un échantillon, mais que vous ne savez pas à l’avance ce qu’il contient et donc ce qui doit être marqué », explique la chercheuse Barbora Špačková, qui pendant son temps à Chalmers a dérivé la base théorique de la nouvelle technique et a ensuite également mené la première étude expérimentale avec la technologie.
Les chercheurs continuent maintenant d’optimiser la conception des nanocanaux afin de trouver des molécules et des particules encore plus petites qui ne sont pas encore visibles aujourd’hui.
« L’objectif est de perfectionner notre technique afin qu’elle puisse contribuer à accroître notre compréhension de base du fonctionnement de la vie et contribuer à rendre plus efficace le développement des médicaments de la prochaine génération », déclare Langhammer. Jungová, David Albinsson, Quentin Lubart, Daniel van Leeuwen, Fredrik Westerlund, Daniel Midtvedt, Elin K. Esbjörner, Mikael Käll, Giovanni Volpe et Christoph Langhammer.
Comment fonctionne la technique
- Les molécules ou particules que les chercheurs veulent étudier sont placées dans une puce contenant de minuscules nanotubes, des nanocanaux, qui sont remplis de fluide d’essai.
- La puce est fixée dans un microscope optique à fond noir spécialement adapté et éclairée avec de la lumière visible.
- Sur l’écran qui montre ce que l’on peut voir au microscope, la molécule apparaît comme une ombre noire se déplaçant librement à l’intérieur du nanocanal. Cela est dû au fait que la lumière interagit à la fois avec le canal et la biomolécule. L’effet d’interférence qui se produit alors améliore considérablement la signature optique de la molécule en affaiblissant la lumière juste au point où se trouve la molécule.
- Plus le nanocanal est petit, plus l’effet d’amplification est important et plus les molécules visibles sont petites.
- Cette technique permet actuellement d’analyser des biomolécules à partir d’un poids moléculaire d’environ 60 kilodaltons et plus. Il est également possible d’étudier des particules biologiques plus grosses, telles que des vésicules extracellulaires et des lipoprotéines, ainsi que des nanoparticules inorganiques.
Source de l’histoire :
Matériel fourni par Université de technologie Chalmers. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.