Que deviennent les nanoparticules magnétiques dans les cellules ?
Publié par Adrien le 13/02/2019 à 08:00
Source: CNRS
Bien que de plus en plus utilisées pour l'imagerie cellulaire ou la bio-ingénierie tissulaire, le devenir à long terme des nanoparticules magnétiques au sein des cellules souches restait à documenter. Des chercheurs du CNRS, de Sorbonne Université, et des universités Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre...) Diderot et Paris 13, ont mis en évidence une dégradation importante de ces nanoparticules, suivie dans certains cas par une "re-magnétisation" des cellules. Ce phénomène est le signe d'une biosynthèse de nouvelles nanoparticules magnétiques, à partir du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages. Le fer pur...) libéré dans le milieu intracellulaire par la dégradation des premières nanoparticules. Publiés dans PNAS le 11 février 2019, ces travaux pourraient expliquer la présence d'un magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges...) "naturel" dans les cellules humaines, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en permettant d'envisager de nouveaux outils pour la nanomédecine, grâce à ce magnétisme produit par les cellules elles-mêmes.


Synthèse de nanoparticules magnétiques au sein de cellules souches, à partir du produit de dégradation de nanoparticules précédemment internalisées. Ces nanoparticules "biologiques" sont produites in situ, au sein des endosomes (flèches blanches), et mesurent en moyenne 8 nm. © laboratoire MSC (En France un MSc est un diplôme d’enseignement supérieur accrédité par la Conférence des grandes écoles.) (CNRS/Université Paris Diderot)

Les nanoparticules magnétiques sont aujourd'hui au coeur de la nanomédecine: elles servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) d'agents de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la...) en 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...), d'agents thermiques anti-cancéreux, d'agents de ciblage de médicaments, ou encore d'agents 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. La question de leur devenir dans les cellules, après accomplissement de leur mission thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.), restait cependant à éclaircir.

Pour suivre le parcours de ces nanoparticules dans la cellule, les chercheurs du laboratoire Matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et du Laboratoire 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...) vasculaire translationnelle (Inserm/Université Paris Diderot/Université Paris 13), en collaboration avec des scientifiques de Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) ont mis au point (Graphie) une approche originale de nanomagnétisme en milieu vivant: ils ont d'abord incorporé, in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la...), des nanoparticules magnétiques dans des cellules souches humaines, qu'ils ont ensuite laissé se différencier et se développer sur un mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), afin de les observer dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) intracellulaire sur le long terme et suivre leurs transformations.

En suivant "l'empreinte magnétique" de ces nanoparticules au sein des cellules, les chercheurs ont montré qu'elles commençaient par être détruites (l'aimantation des cellules diminue), ce qui libère du fer dans l'environnement intracellulaire. Ensuite, ce fer "libre" peut soit être stocké sous forme non magnétique dans la ferritine, la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des...) responsable du stockage du fer, soit servir de base à la biosynthèse de nouvelles nanoparticules magnétiques, au sein même de la cellule.

Phénomène connu chez certaines bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une...), une telle biosynthèse n'avait jamais été mise en évidence dans des cellules de mammifères. Cela pourrait pourtant expliquer la présence de cristaux magnétiques chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme »....), observés dans les cellules de divers organes, en particulier le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...). De plus, ce stockage du fer sous forme magnétique pourrait également être une façon pour la cellule de se "détoxifier" sur le long terme en cas d'excès de fer. Du point de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de la nanomédecine, cette biosynthèse ouvre la voie à un possible marquage magnétique purement biologique des cellules.

Bibliographie

Biosynthesis of magnetic nanoparticles from nano-degradation products revealed in human stem cells. Aurore Van de Walle, Anouchka Plan Sangnier, Ali Abou-Hassan, Alberto Curcio, Miryana Hémadi, Nicolas Menguy, Yoann Lalatonne, Nathalie Luciani, and Claire Wilhelm. PNAS, le 11 février 2019.
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