13/02/2013 - Atômes artificiels pour la réalisation d'IRM sur cellules

Menéame

Enquêteurs Institut des sciences de la photo (ICFO) - Institut universitaire rattaché à l’Université Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) -, en collaboration avec le Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et la Université Macquarie d’Australie, ont développé une nouvelle technique, similaire à l’IRM mais avec une résolution et une sensibilité beaucoup plus grandes, qui permet scanner les cellules individuelles à l’échelle moléculaire.

Dans un article publié par Nature Nanotech, et souligné par Nature, le groupe de chercheurs dirigé par le chercheur de l’ICFO Romain Quidant explique comment il a réussi à utiliser des atomes artificiels, des particules nanométriques de diamant dopé avec une impureté d’azote, pour pouvoir sonder des champs magnétiques très faibles, comme ceux produits dans certaines molécules biologiques.

L’IRM classique enregistre les champs magnétiques des noyaux atomiques de notre corps qui ont été préalablement excités par un champ électromagnétique externe. Selon la réponse de l’ensemble de ces atomes, nous pouvons surveiller et diagnostiquer l’évolution de certaines maladies. Cependant, cette technique de diagnostic conventionnelle a une résolution millimétrique. Les petits objets n’ont pas assez d’atomes pour pouvoir observer le signal de réponse.

La technique innovante proposée par le groupe Romain Quidant améliore considérablement la résolution jusqu'à l’échelle nanométrique (1 000 000 fois plus que la millimétrique), permettant ainsi de mesurer des champs magnétiques très faibles, comme ceux qui créent les protéines. "Notre méthode ouvre la porte à des résonances magnétiques vers des cellules isolées, en obtenant une nouvelle source d’information pour mieux comprendre les processus intra-cellulaires et pouvoir diagnostiquer des maladies à cette échelle" explique Michael Geiselmann, chercheur d’ICFO qui a réalisé l’expérience. Jusqu'à présent, cette résolution n’était possible qu’en laboratoire, en utilisant des atomes individuels à des températures proches du zéro absolu, environ -273 degrés Celsius.

Les atomes individuels sont des structures très sensibles à leur environnement et ont une grande capacité à détecter les champs électromagnétiques proches. Le problème qu’ils présentent est qu’ils sont si petits et instables que nous devons les refroidir à des températures proches du zéro absolu pour pouvoir les manipuler. Ce processus est très complexe et nécessite un environnement très restrictif qui rend ses applications médicales possibles impossibles. Cependant, les atomes artificiels utilisés par l’équipe de Quidant sont constitués d’une impureté d’azote capturée dans un petit verre de diamant. "Cette impureté a la même sensibilité qu’un atome individuel mais est très stable à température ambiante grâce à son encapsulage. Cette coquille de diamant nous permet de gérer l’impureté d’azote dans un environnement biologique et nous permet donc de numériser des cellules." Quidant.

Pour pouvoir attraper et manipuler ces atomes artificiels, les chercheurs utilisent la lumière laser. Le laser fonctionne comme une pince capable de les diriger au-dessus de la surface de l’objet à étudier et ainsi recevoir l’information des petits champs magnétiques qui le composent.

L’apparition de cette nouvelle technique pourrait révolutionner le domaine du diagnostic médical par image, car elle optimise substantiellement la sensibilité de l’analyse clinique et, par conséquent, améliore la possibilité de détecter les maladies plus tôt et de les traiter plus efficacement.

Cette recherche a été rendue possible grâce au soutien de la Fondation Privada Cellex Barcelona.

À propos de l’ICFO

El Institut des sciences de la photo (ICFO) a été créé en 2002 par le Generalitat de Catalunya et l’UPC, en tant que centre de recherche d’excellence consacré à l’étude des sciences et technologies de la lumière, au plus haut niveau international. En reconnaissance de l’excellence dans la recherche, le Ministère de la science et de l’innovation a accordé à l’ICFO l’accréditation Severo Ochoa. Le centre a une triple mission: recherche aux frontières, formation de scientifiques et de technologues, et transfert de connaissances et de technologie.

La recherche à l’ICFO est menée à la frontière et est axée sur des programmes axés sur les applications de la lumière dans le domaine de la santé, des sciences de la vie, de la nanomédecine, des énergies renouvelables, des technologies de l’information, de la sécurité et des procédés industriels, entre autres. Le centre accueille 250 chercheurs et étudiants en doctorat qui travaillent dans 60 laboratoires situés dans un bâtiment de 14 000 m2, dans le Parc Mediterrani de la Tecnologia, à Castelldefels, dans la zone métropolitaine de Barcelone.

Les chercheurs de l’ICFO publient dans les revues les plus prestigieuses du monde et collaborent avec un grand nombre d’entreprises du monde entier. L’institut, par l’intermédiaire de son équipe de transfert technologique, encourage activement la création d’entreprises spin-off par ses chercheurs.

L’ICFO participe à un grand nombre de projets et de réseaux d’excellence internationaux et accueille le programme NEST financé par la Fondation privée Cellex Barcelona.

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Image: Reconstitution d’une cellule synthétique (Feeder)

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