L'équipe de recherche du professeur Alexis Vallée-Bélisle a conçu des thermomètres à base d'ADN qui permettent de mesurer la température à l'échelle nanométrique. Illustration: Kotkoa. Des chercheurs de l'
Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement...) ont conçu un
thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur des...) programmable à base d'ADN qui est 20 000 fois plus petit qu'un cheveu humain. Cette avancée
scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) publiée cette semaine dans la revue
Nano Letters améliorera de façon significative notre compréhension des nanotechnologies issues de la nature et de l'être humain en permettant de mesurer la
température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) à l'échelle nanométrique.
Il y a plus de 60 ans, les chercheurs ont découvert que les molécules d'ADN utilisées pour coder l'information génétique dans nos cellules se déroulent sous l'effet de la
chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...). "Au cours des dernières années, les biochimistes ont également découvert que les biomolécules, comme les protéines ou l'ARN, une
molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) qui s'apparente à l'ADN, peuvent être employées comme nanothermomètres par les organismes vivants pour signaler les variations de température en se repliant ou en se dépliant, explique le professeur Alexis Vallée-Bélisle, qui a dirigé l'étude. En nous inspirant de ces nanothermomètres naturels qui sont 20 000 fois plus petits qu'un cheveu humain, nous avons créé diverses structures d'ADN qui peuvent s'enrouler et se dérouler à des températures prédéfinies."
L'un des principaux avantages de l'ADN comme matériel pour concevoir un thermomètre nanométrique est que cette chimie est relativement simple : les molécules d'ADN affichent une capacité d'assemblage programmable. "L'ADN est composé de quatre molécules connues sous le nom de nucléotides : le nucléotide A se lie faiblement au nucléotide T, tandis que le nucléotide C se lie fortement au nucléotide G, indique David Gareau, premier auteur de l'étude. L'application de cette règle nous permet de créer des structures d'ADN qui s'enroulent et se déroulent à des températures prédéfinies." "En ajoutant des
capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) optiques à ces structures d'ADN, nous pouvons concevoir des thermomètres d'une taille de cinq nanomètres qui produisent un signal lumineux facilement détectable en fonction de la température", ajoute Arnaud Desrosiers, coauteur de l'étude.
Ces thermomètres nanométriques ouvrent la voie à de nombreuses applications dans le domaine en pleine émergence des nanotechnologies, et pourront même aider les scientifiques à mieux comprendre la biologie moléculaire. "Beaucoup de questions demeurent encore sans réponse en
biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....), mentionne le professeur Vallée-Bélisle. Par exemple, nous savons que la température
interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) du
corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) est maintenue à 37 °C, mais nous ignorons s'il y a des variations de température importantes à l'échelle nanométrique au sein de chaque cellule." L'une des questions actuellement étudiée par l'équipe de
recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est de déterminer si les nanomachines et les nanomoteurs élaborés par la nature depuis des millions d'années surchauffent également lorsqu'ils sont employés à grande
vitesse (On distingue :). "Dans un futur proche, il est probable également que les nanothermomètres à base d'ADN pourront être intégrés aux appareils électroniques de manière à mesurer et à contrôler la température à l'échelle nanométrique", conclut Alexis Vallée-Bélisle.
À propos de cette étude
Cette recherche a bénéficié de l'aide financière du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
Alexis Vallée-Bélisle, professeur au
Département de chimie et au
Département de biochimie et médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) moléculaire de l'
Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de
Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande...), a publié l'article
"Programmable, quantitative, DNA-base nanothermometers" dans la revue
Nano Letters le 27 avril 2016.