Des explosions de vésicules par la lumière pour mimer les réactions cellulaires
Biologie
Chimie
Les cellules abritent en leur sein une multitude de réactions chimiques dont les scientifiques envient la précision. Une équipe de chercheurs du CNRS, de Bordeaux INP et de l'université de Bordeaux s'est rapprochée de ce niveau de maîtrise en contrôlant l'explosion de polymersomes par irradiation laser. Ces sphères polymères creuses, qui peuvent mimer certaines fonctions cellulaires, réagissent à une longueur d'onde spécifique et libèrent ainsi leur contenu sur commande. Ces travaux ont été publiés dans Angewandte Chemie International Edition.
Les polymersomes sont des vésicules artificielles qui peuvent mimer les organelles, les compartiments que l'on retrouve naturellement dans les cellules à noyau. Les chercheurs ont ici encapsulé des molécules fluorescentes dans des polymersomes « géants », d'une dizaine de micromètres de diamètre. Ces groupements fluorescents ont la particularité de se décomposer sous l'action de la lumière, mais seulement à une longueur d'onde spécifique. Une irradiation adaptée dégrade ces molécules et augmente ainsi la concentration en soluté à l'intérieur des polymersomes. Cela entraine un déséquilibre qui, comme les polymersomes sont peu perméables, ne peut pas être compensé suffisamment rapidement. Les vésicules sont alors contraintes de se rompre.
L'équipe a conçu trois types de polymersomes contenant chacun un groupement fluorescent distinct, afin qu'ils réagissent à des longueurs d'onde différentes. Les chercheurs atteignent un tel niveau de contrôle qu'ils peuvent observer les vésicules et les viser individuellement à l'aide d'un microscope confocal équipé de lasers adéquats. Au-delà de la lumière, d'autres moyens de contrôle sont actuellement développés par les chercheurs pour faire éclater les microvésicules : la température, le pH, les champs magnétiques… Ces travaux pourraient avoir des applications médicales à long terme, mais les chercheurs étudient pour l'instant la possibilité de libérer des substances de façon contrôlée au sein de cellules polymères artificielles, afin de pouvoir reproduire et mieux comprendre certaines des réactions métaboliques de la cellule biologique.
Les chercheurs appartiennent au Laboratoire de chimie des polymères organiques et à l'Institut des sciences moléculaires, tous deux sous tutelle du CNRS, de l'Université de Bordeaux et de Bordeaux INP. Ces travaux ont bénéficié du financement ANR NO-SynthCell.
Observations au microscope confocal de trois types de vésicules. En rouge, celles remplies de bleu de méthylène, en vert celles de calceine et, pour celle indiquée par une flèche, de sucrose. Une irradiation par laser de 633 nm puis de 488 nm fait successivement éclater les vésicules rouges et la verte. L'autre vésicule reste intacte.
Bibliographie
Polymersome popping by light-induced osmotic shock under temporal, spatial and spectral control.
Ariane Peyret, Emmanuel Ibarboure, Arnaud Tron, Louis Beauté, Ruben Rust, Olivier Sandre, Nathan McClenaghan, Sébastien Lecommandoux.
Publié le 19 décembre dans Angewandte Chemie International Edition.
