Un aperçu de la cellule grâce à un piège laser optique : il localise des particules microscopiques afin de tirer des conclusions sur leurs mouvements de tremblement aléatoires. Une nouvelle approche développée par les chercheurs de Göttingen permet de déduire de ces mouvements si l'intérieur de la cellule est dur, mou ou liquide. Crédit : Till Moritz Münker
Une équipe de recherche de l’Université de Göttingen a développé une méthode permettant de reconnaître les propriétés cellulaires.
Vérifier si un avocat est dur ou mou en l’observant ? Il faudrait pour cela reconnaître le comportement des cellules végétales derrière la peau. Il en va de même pour toutes les autres cellules de notre planète : malgré plus de 100 ans de recherche intensive, de nombreuses propriétés restent cachées à l’intérieur de la cellule. Des chercheurs de l’Université de Göttingen décrivent dans leur récente publication dans Nature Materials une nouvelle approche qui permet de déterminer les propriétés mécaniques particulièrement difficiles à détecter de l’intérieur de la cellule en y regardant de plus près.
Les cellules sont les unités de base de toute vie et leur compréhension précise est un facteur clé des progrès réalisés en médecine et en biologie. Pourtant, la recherche sur ces cellules reste un défi car de nombreuses méthodes détruisent la cellule lors de l'analyse. Des chercheurs de l'Université de Göttingen ont maintenant poursuivi une nouvelle idée : ils ont utilisé le mouvement fluctuant aléatoire que font toutes les particules microscopiques. Pour ce faire, ils ont d'abord simulé les fluctuations attendues, puis vérifié les prédictions à l'aide de pièges laser optiques capables de contrôler précisément les microparticules.
Grâce à cette approche, l’équipe de recherche a pu analyser le mouvement de particules microscopiques – avec une précision de l’ordre du nanomètre et une résolution temporelle d’environ 50 microsecondes. De plus, l’analyse prend également en compte l’historique, c’est-à-dire les mouvements passés. Il s’est avéré que de nombreux objets veulent toujours revenir à un certain endroit après s’être éloignés de manière aléatoire. Les chercheurs ont utilisé cette tendance à revenir à une position antérieure pour définir une nouvelle quantification, la relaxation moyenne arrière (MBR).
Présentation de la relaxation moyenne du dos (MBR)
Cette nouvelle variable fait désormais office d’empreinte digitale : elle contient des informations sur les causes des mouvements observés. Elle permet pour la première fois de distinguer les processus actifs des processus purement dépendants de la température (mouvement brownien). « Avec le MBR, nous pouvons obtenir plus d’informations sur les mouvements des objets que ce qui est possible avec les approches habituelles », explique le professeur Matthias Krüger de l’Institut de physique théorique de l’Université de Göttingen.
Pour pouvoir tirer des conclusions sur les cellules vivantes, les chercheurs ont appliqué la méthode à l’intérieur des cellules vivantes. « Comme nos connaissances sur l’intérieur des cellules sont encore limitées, il n’était pas certain au départ que le MBR puisse également être utilisé ici. Lorsque j’ai vu les courbes obtenues, j’ai eu du mal à en croire mes yeux, car l’intérieur des cellules pouvait être décrit très précisément avec les approches que nous avions initialement élaborées pour des situations beaucoup plus simples », s’étonne le professeur Timo Betz du Troisième Institut de physique, responsable des expériences.
« Les résultats montrent que la combinaison d’une observation attentive et de nouvelles méthodes d’analyse intelligentes peut permettre de savoir si l’intérieur des cellules est mou, dur ou liquide », explique Till Münker, premier auteur de l’étude, du Troisième Institut de physique. Les travaux ont été cofinancés par l’Union européenne dans le cadre d’une bourse ERC Consolidator.
