Une vue d'artiste de l'ADN avec ses nucléotides portant le code génétique. Les brins d'ADN ont une structure en double hélice ; ces brins eux-mêmes sont repliés et enroulés selon une structure compliquée pour former des chromosomes. © Digital Genetics, Shutterstock

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Un thermomètre 20.000 fois plus petit qu'un cheveu

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Comment mesurer la température d'une cellule ? Et celle d'une nanomachine en train de travailler ? Aucun thermomètre n'est capable d'une telle prouesse. Des chercheurs viennent de trouver une astuce en réalisant des brins d'ADN lumineux qui se tordent à certaines températures.

Bien des processus biochimiques, de l'expression des gènes jusqu'au métabolisme cellulaire, sont fortement dépendants de la température. Connaître précisément ces conditions thermiques à l'intérieur des cellules amènerait à mieux comprendre les organismes vivants. À une échelle à peine plus grande, connaître la température individuelle des cellules dans un tissu permettrait par exemple d'étudier comment elles réagissent lorsqu'elles se divisent.

Mais comment connaître ces températures à l'échelle du nanomètre ? Ou, pour poser le problème autrement, peut-on fabriquer des nanothermomètres et les insérer facilement dans des cellules sans perturber leur fonctionnement ? Un groupe de chercheurs de l'université de Montréal vient de répondre à cette question. Leurs travaux sont exposés dans un article du journal Nano Letters.

L'ingénieur Eric Drexler a prédit un avenir radieux aux nanorobots. Ses idées sur les nanotechnologies sont présentées dans son ouvrage de 1986, Engines of Creation. © David Orban, Wikipédia

L'ADN est un thermomètre

Ces chercheurs se basent sur une découverte de biophysique datant de plus de 60 ans : la molécule d'ADN, qui se pelotonne pour former des chromosomes, se déroule sous l'action de la chaleur. Les chercheurs ont montré par la suite que, selon l'alternance des nucléotides composant un brin d'ADN donné, il ne se déroule pas à la même température. Ils ont donc créé différents brins 20.000 fois plus petits qu'un cheveu humain sur lesquels ils ont collé des molécules qui, une fois l'ADN déroulé, peuvent émettre une lumière bien caractéristique. En mesurant ce signal, ils peuvent mesurer la température du milieu où le nanothermomètre se trouve plongé.

L'intérêt de cette découverte ne se limite pas à la biologie fondamentale ou la nanomédecine. Il est en effet possible d'imaginer une utilisation de tels capteurs sur des nanomachines et des nanocomposants électroniques pour lesquels la connaissance précise de la température locale est importante.

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