07 janvier 2025
La technique de division du faisceau mesure la viscoélasticité des matériaux biologiques pour repérer les changements en cours.
Un projet mené par l’Espagne ICFO Le centre de recherche a développé un nouvel agencement de pinces optiques capable d’évaluer les propriétés viscoélastiques des matériaux biologiques.
Quantifier les réponses mécaniques de l’intérieur des cellules ou des matériaux biomoléculaires complexes devrait conduire à une meilleure compréhension de la différenciation cellulaire et du vieillissement, et pourrait également accélérer la découverte de médicaments.
“En biologie, les changements de viscoélasticité peuvent conduire à des maladies graves, telles que des cancers”, a commenté l’ICFO.
“Connaître la viscoélasticité et d’autres propriétés rhéologiques des échantillons biologiques, tels que les organites intracellulaires, les cellules ou les tissus entiers, est essentiel pour comprendre leur fonction physiologique.”
Les techniques existantes basées sur des pinces optiques destinées à l’étude de la rhéologie se heurtent à certains obstacles pratiques, notamment la nécessité de configurations expérimentales compliquées et de systèmes à double laser parfaitement alignés, note le projet. Ceci est prohibitif pour la plupart des laboratoires, et peu de sites de recherche dans le monde ont pu utiliser ce type de technologie dans leurs études.
La solution ICFO, publiée dans Nature Nanotechnologieconsiste à diviser un seul faisceau laser en deux pièges optiques quasi instantanés à temps partagé, l’un pour piloter des oscillations actives et l’autre pour la détection de déplacement statique.
Cette méthode de microrhéologie par pincettes optiques en temps partagé (TimSOM) ne nécessite qu’un seul laser, ce qui simplifie la configuration et améliore considérablement la polyvalence de la technique.
“TimSOM est également accompagné d’un protocole étape par étape sur la façon de l’utiliser, ce qui facilitera l’adoption de la microrhéologie basée sur des pincettes optiques dans les domaines de la biologie moléculaire, cellulaire et du développement”, a déclaré Michael Krieg de l’ICFO.
Répondre aux questions fondamentales
La méthode TimSOM a également mesuré les différences de viscoélasticité entre les noyaux cellulaires et le cytoplasme des embryons de poisson zèbre, et évalué la relation entre la viscoélasticité et le vieillissement des tissus intestinaux de C. elegans nématodes, détectant des mutations de l’enveloppe nucléaire susceptibles d’accélérer le processus de vieillissement.
“Comme nous avons utilisé le même laser, nos mesures ont été faciles à effectuer à différents endroits au sein des mêmes cellules vivantes, ce qui autrement est notoirement difficile à réaliser”, a déclaré Frédéric Catala-Castro de l’ICFO. “En d’autres termes, le piège optique laser unique peut être déplacé à n’importe quelle position dans le champ de vision, ce qui améliore la polyvalence spatio-temporelle de cette méthode.”
Le principe TimSOM pourrait désormais aider à répondre à certaines questions fondamentales de la biologie sur le comportement cellulaire et l’énergie dont une cellule a besoin pour se déplacer, ou à étudier comment la déformation des condensats de protéines mécanosensibles se traduit par l’activation des neurones.
“TimSOM aidera les scientifiques du domaine à prendre une photo de la mécanique biologique, une carte de rigidité d’un biomatériau”, a commenté Michael Krieg. “Cela pourrait nous permettre de répondre enfin à ces questions et à bien d’autres questions de longue date en rhéologie.”
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