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Posté par Isabelle le Jeudi 25/01/2018 à 12:00
Un aperçu mécanistique de l'électroporation

La thérapie génique constitue une approche très prometteuse pour délivrer des gènes thérapeutiques aux cellules, mais la technique de délivrance de l'ADN par électroporation a encore besoin d'une optimisation significative.

Actuellement, les virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou...) sont toujours les vecteurs les plus efficaces de transfert des gènes mais leur utilisation chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement...) soulève de nombreuses questions en termes de sécurité. En thérapie génique (La thérapie génique est une stratégie thérapeutique qui consiste à faire pénétrer des gènes dans les cellules ou les tissus d'un...), la délivrance dans les cellules vivantes d'un ADN nu reste probablement l'alternative la plus sûre, comparée aux vecteurs classiques ou à l'administration par des méthodes chimiques. La membrane cellulaire qui entoure les cellules est par contre imperméable aux grandes biomolécules comme les plasmides ou l'ADN.

Les chercheurs ont proposé d'utiliser la technique de l''électroporation pour améliorer la perméabilité cellulaire et l'administration d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut...) intracellulaire en soumettant ces cellules à des impulsions du champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules...). C'est malheureusement une technique grossière et inefficace qui souffre d'une faible efficacité de transfection, d'une absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors de...) aléatoire et qui entraîne des dommages cellulaires excessifs. En améliorant notre compréhension de la formation des électropores cellulaires et du processus d'électrotransfert de l'ADN, nous pourrions optimiser cette approche pour une application chez l'homme.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) NANOEP financé par l'UE a donc travaillé pour obtenir une connaissance approfondie des mécanismes moléculaires responsables de l'électroporation de la membrane cellulaire. Les chercheurs ont mis au point (Graphie) des techniques de haute résolution spatio-temporelle applicables à des molécules isolées afin d'étudier le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) de biomolécules comme l'ADN. Les chercheurs voulaient étudier le mécanisme d'électroporation et le 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...) électrocinétique (L'Électrocinétique, est l'étude de circuits électriques et, est surtout celle du déplacement de l'électricité dans les milieux matériels, par opposition à l'électrostatique qui étudie...) de l'ADN à l'échelle micro/nanométrique sur différentes échelles de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) et de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Ils ont développé de nouvelles plateformes d'électroporation à nanocanaux capables de fournir une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) précise de matériel dans les cellules vivantes en même temps que les dispositifs permettant d'étudier la réponse subcellulaire en présence de ces forces externes. Pour étudier l'électroporation au niveau microscopique, les chercheurs ont par ailleurs utilisé des dispositifs micro/nano-fluidiques capables de manipuler les membranes cellulaires. En s'appuyant sur des modèles cellulaires simplifiés et sur les techniques de la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments...), ils ont réussi à démêler le processus moléculaire à l'?uvre pendant le processus d'électroporation.

Une grande attention est aujourd'hui accordée au développement de nouvelles méthodes permettant l'administration sûre et efficace de l'ADN dans les cellules vivantes. Les travaux du projet NANOEP nous permettent de mieux comprendre les principes de l'électroporation et de l'électrotransfert de l'ADN. Ses résultats pourront être utilisés pour développer de nouvelles stratégies de délivrance de gènes non viraux tant pour des applications de recherches biologiques que biomédicales.

Pour plus d'information voir:
Final Report Summary - NANOEP (Single Cell Electroporation and DNA dynamics: from bulk (Bulk est un mot anglais signifiant volume. Dans l'industrie informatique ce terme caractérise un produit livré en quantité, de façon minimaliste (parfois sans accessoires) et...) to micro/nanofluidics)

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
 
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