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Posté par Isabelle le Mardi 18/11/2014 à 00:00
Un nouveau nanomodulateur

Illustration: CNRS
Des nanomodulateurs dirigés par la lumière pour le contrôle des fonctions cellulaires

En fonctionnalisant des nanomatériaux à base de carbone avec des sondes fluorescentes, des scientifiques de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une...) moléculaire et cellulaire (CNRS), en collaboration avec une équipe japonaise (National Institute of Advanced Industrial Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...) and Technology), ont développé un nouveau complexe moléculaire appelé nanomodulateur qui peut être utilisé pour l'analyse de cellules isolées ou dans des thérapies cellulaires innovantes. Ces résultats font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) d'une communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) dans le journal Angewandte Chemie International Edition.


Figure. Illustration schématique de la production de chaleur et des dérivés réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) par le nanomodulateur sous irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements...) proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus...), sur des cellules qui ont internalisé le nanomadulateur et qui voient augmenter leur flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les...) de calcium (cellules cyan) sous irradiation.

L'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) de l'Equipe "Nanomatériaux organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) et vectorisation" est centrée sur la conception de nouvelles stratégies de vectorisation de molécules d'intérêt thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) et de nouveaux outils pour l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ; elle se...) et le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la connaissance“,...). Les objectifs de recherche visent à concevoir et synthétiser des nanomatériaux à base de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (nanotubes de carbone, graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) et adamantane), fonctionnalisés avec des molécules d'intérêt thérapeutiques telles que des peptides bioactifs, des acides nucléiques, des petites molécules-médicaments, des sondes fluorescentes ou des nanoparticules magnétiques.

Les chercheurs viennent de montrer que les nanocornets, une forme de nanotubes de carbone, couplés à une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ...) fluorescente peuvent générer de la chaleur ainsi que des dérivés réactives de l'oxygène lorsqu'ils sont irradiés par un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) proche infrarouge, fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) spectrale dans laquelle les cellules et les tissus vivants sont transparents. Grâce à cette propriété, ces nanomodulateurs peuvent contrôler certaines fonctions cellulaires comme, par exemple, augmenter le flux intracellulaire d'ions calcium ou les courants membranaires dans les cellules vivantes. De plus, ils permettent une bioexcitation à distance des tissus lors de l'exposition au laser proche infrarouge.

Les chercheurs ont initialement optimisé la réaction de la fonctionnalisation chimique des nanocornets avec la sonde fluorescente, créant ainsi un nouveau nanomodulateur pouvant être activé avec un laser. Ils ont montré que ces nanocornets fonctionnalisés chauffaient plus rapidement que les nanocornets en absence de sonde fluorescente grâce à un transfert d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et/ou un transfert d'électrons entre le nanocornet et la sonde fluorescente greffée (voir figure). De plus, l'irradiation génère des espèces réactives de l'oxygène et confère au nanomadulateur la capacité de contrôler un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de fonctions cellulaires.

Il est maintenant possible d'envisager pour ce nanomodulateur de nombreuses applications potentielles dans différents domaines de la biologie: analyses des processus de signalisation cellulaire au niveau d'une cellule isolée, développement de thérapies cellulaires uniques pour les maladies cérébrales, pour le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du grec ancien dia-baïno, qui signifie...), pour l'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) tissulaire, et création de dispositifs photobioniques contrôlés à distance.

Référence:
Eijiro Miyako, Julie Russier, Matteo Mauro, Cristina Cebrian, Hiromu Yawo, Cécilia Ménard- Moyon, James A. Hutchison, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Luisa De Cola, and Alberto Bianco - Photofunctional nanomodulators for bioexcitation Angewandte Chemie International Edition 25 octobre 2014.


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Source: CNRS