Un nanothermomètre pour prendre la température des cellules et repérer celles qui sont cancéreuses
Des scientifiques texans ont mis au point un nanothermomètre capable de mesurer la température à l'intérieur des cellules. Cette technique tire parti des propriétés fluorescentes d'un rotor moléculaire modifié et de la viscosité de la cellule. Elle pourrait être utile pour identifier des cellules cancéreuses.
Comment savoir si une cellule a de la fièvre ? Utiliser les anciens thermomètres au mercure et les plus récents basés sur la technologie numérique équivaudrait à mesurer la température d'une personne à l'aide d'un thermomètre de la taille de l'Empire State Building, selon des chimistes de l'Université Rice (Houston) qui ont beaucoup mieux à offrir. Pour prendre la température des cellules, ils ont en effet conçu un nanothermomètre à fluorescence qui utilisent les propriétés électroluminescentes des molécules le constituant.
Il s'agit précisément de molécules appelées "Bodipy", ce qui signifie boron dipyrromethene. Ce sont des rotors moléculaires biocompatibles qui ont été modifiés avec une chaîne de polyéthylène glycol (PEG) en vue de la détection de la température de cellules vivantes.
Ces molécules émettent une fluorescence qui ne dure que peu de temps à l'intérieur de la cellule et dont la durée varie en fonction de deux paramètres : les changements de température et la viscosité de l'environnement dans lequel elles se trouvent. Mais en cas de viscosité élevée, ce qui le cas des cellules typiques de l'organisme humain, la durée de fluorescence dépend uniquement de la température.
En pratique, cela signifie qu'à une température donnée, la lumière s'éteint à un rythme particulier, ce qui peut ensuite être décrypté par microscopie à fluorescence.
La technique dépend du rotor que les concepteurs contraignent à faire des va-et-vient plutôt que de tourner à fond. "Ce que nous mesurons, c'est la durée pendant laquelle la molécule reste dans l'état d'excitation, et cela dépend de la rapidité avec laquelle elle vacille," explique Angel Marti, l'auteur principal de cette étude. "Ainsi lorsque la température est augmentée, elle vacille plus rapidement, ce qui réduit le temps pendant lequel elle reste excitée."
Selon les chercheurs, la technique pourrait être utile pour quantifier les effets du traitement par ablation de tumeurs, qui utilise la chaleur pour détruire les cellules cancéreuses, ou encore, simplement pour détecter la présence de cancers.
"Les cellules cancéreuses ont un métabolisme plus élevé que les autres cellules, et génèrent donc plus de chaleur," poursuit Angel Marti. "Nous aimerions savoir si nous allons pouvoir identifier les cellules cancéreuses par la chaleur qu'elles émettent et les différencier des cellules normales."
(référence : Journal of Physical Chemistry B, 20 août 2019, DOI : 10.1021/acs.jpcb.9b04384)