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Pourquoi les nanotubes entrent-ils si bien dans nos cellules ?

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Les nanotubes de carbone présentent des risques potentiels pour la santé, similaires à ceux des fibres d'amiante. Un groupe de chercheurs vient de comprendre comment et pourquoi de telles nanostructures pouvaient pénétrer dans les cellules. Une avancée pour la nanomédecine.

Un schéma montrant un nanotube de carbone subissant une endocytose, pénétrant la membrane d'une cellule. © Huajian Gao Lab Brown University

La vague des nanotechnologies est inévitable et c'est pourquoi il est important d'en évaluer toutes les retombées possibles, notamment au niveau de la santé. On sait que des nanotubes de carbone peuvent présenter dans certains cas des risques analogues à ceux de l'amiante. Il est donc important de connaître par quels mécanismes exacts nanofibres d'amiante et nanotubes réussissent à pénétrer dans les cellules alors qu'ils ne devraient pas.

Des chercheurs de la Brown University viennent d'apporter des éléments de réponse dans un article publié dans Nature Nanotechnology (donné en lien ci-dessous). À l'aide d'expériences et de simulations de dynamique moléculaire, ils sont arrivés à la conclusion que c'est en se faisant passer pour des nanoparticules de forme sphérique que fibres d'amiante et nanotubes de carbone forcent les défenses de la cellule.

On disposait déjà de modèles de biophysique expliquant comment et pourquoi des nanostructures de formes ellipsoïdale et sphérique traversaient la paroi des cellules mais dans le cas de structures unidimensionnelles, les phénomènes en jeu restaient incompris.

Éliminer des effets secondaires en nanomédecine

D'après les chercheurs, leurs travaux utilisant des nanotubes, des nanofils d'or, des cellules de foie de souris et des cellules mésothéliales humaines montrent que ces objets se présentent perpendiculairement à la surface des cellules dans 90 % des cas. Ce faisant, la forme arrondie de leurs sommets, d'un diamètre de 10 à 100 nanomètres, trompe la cellule qui réagit comme si elle était en présence d'une nanoparticule sphérique. Quelques minutes après le début de l'endocytose (absorption d'un corps étranger par la membrane cellulaire), la cellule détecte l'erreur et lance des signaux d'alerte qui se traduisent par une réaction inflammatoire. Mais il est trop tard.

En revanche, si le sommet arrondi d'un nanotube de carbone est coupé (ce qui signifie que le tube est ouvert et creux), le tube n'entre pas dans la cellule. Il s'agit là une propriété importante à connaître si l'on veut se servir de nanotubes de carbone pour certains traitements médicaux en nanomédecine, tout en éliminant certains effets indésirables.

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