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Des cellules humaines peuvent produire un effet laser

ActualitéClassé sous :physique , biologie , GFP

On ne peut s'empêcher de penser au personnage de Cyclope des films X-men devant la découverte publiée dans Nature par deux chercheurs : il est possible de générer un effet laser avec des cellules de rein humaines en modifiant leur ADN pour qu'il produise la fameuse protéine fluorescente verte.

Une des cellules de rein observées au microscope en train de rayonner par effet laser. © Malte Gather

La technique qui consiste à modifier le patrimoine génétique d'une cellule de manière à ce qu'elle produise la protéine fluorescente verte (souvent abrégée en GFP, de l'anglais Green Fluorescent Protein) n'est pas nouvelle. Le gène qui permet de la produire est issu d'une méduse (Aequorea victoria). Il suffit de le fusionner au gène d'une protéine que l'on souhaite étudier dans une cellule pour qu'elle la produise. Il devient alors possible d'observer les protéines synthétisées à l'aide d'un microscope polarisant. Très utilisée en biologie, la GFP a valu le prix Nobel de chimie 2008 aux chercheurs ayant découvert et développé ses propriétés de marqueur.

Malte Gather et Seok Hyun Yun, respectivement du Massachusetts General Hospital et de la Harvard Medical School à Boston viennent de trouver un nouvel effet avec la GFP. Il pourrait permettre de mieux distinguer les cellules cancéreuses. Les deux chercheurs ont commencé par cultiver des cellules embryonnaires humaines de rein dans des boîtes de Petri. Le gène permettant la synthèse de GFP a ensuite été introduit dans le patrimoine génétique de ces cellules. Une fois l'opération effectuée, un échantillon de la solution contenant les cellules de rein modifiées a été déposé sur un miroir de 3 centimètres de diamètre au-dessus duquel un miroir similaire a été placé. Séparés par une distance de 200 micromètres, les deux miroirs constituaient donc potentiellement l'équivalent des cavités optiques utilisées pour produire un effet laser.

De fait, toute l'expérience des chercheurs était destinée à tester une idée qu'ils avaient eue, à savoir celle de produire un effet laser avec des cellules vivantes humaines. En soi, l'effet laser peut se produire à partir de plusieurs milieux amplificateurs, comme du gaz ou des semi-conducteurs. Il a même été possible de générer un effet laser avec de l'hémoglobine de souris. Ce n'est donc pas la première fois que l'on cherche à produire un tel effet avec des cellules vivantes.

Du laser bleu au laser vert

La dernière étape de l'expérience de Gather et Seok Hyun Yun a consisté à envoyer un faisceau laser bleu sur la goutte déposée entre les miroirs et à observer une cellule de rein au microscope. Au-dessus d'un certain seuil, plus précisément pour des impulsions laser d'énergies supérieures à 1 nanojoule, l'intensité de la lumière générée en réponse par les protéines marquées avec la GFP a brusquement augmenté. Surtout, le spectre de la lumière émise est devenu beaucoup plus piqué, montrant les caractéristiques d'un effet laser dans le domaine optique correspondant à la lumière verte. 

Remarquablement, même après des centaines d'émissions d'impulsions laser vertes, les cellules restaient vivantes. Pour Gather, il est encore un peu tôt pour savoir ce qui sortira de cette découverte dont tous les détails se trouvent dans un article de Nature Photonics donné en lien ci-dessous. Il s'agit d'abord d'une simple curiosité mais elle pourrait avoir des implications dans la détection des cellules cancéreuses.

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