En utilisant de nouvelles nanoparticules sensibles au voltage, les chercheurs ont découvert que les champs électriques inconnus à l'intérieur des cellules sont aussi forts ou plus forts que ceux produits dans les éclairs. Auparavant, il était seulement possible de mesurer les champs électriques à travers les membranes cellulaires, pas dans la masse principale des cellules, de sorte que les scientifiques ne savaient même pas que les cellules avaient un champ électrique interne.

Cette découverte est une torsion surprenante pour les chercheurs cellulaires. Les scientifiques ne savent pas ce qui cause ces champs incroyablement forts ou pourquoi ils sont là. Mais maintenant, en utilisant de nouveaux nanotools, tels que les colorants sensibles à la tension, ils peuvent commencer à les mesurer au moins. Les chercheurs croient qu'ils peuvent en apprendre davantage sur les états pathologiques, comme le cancer, en étudiant ces champs électriques minuscules mais puissants.

Des chercheurs de l'Université du Michigan, dirigés par le professeur de chimie Raoul Kopelman, ont encapsulé des colorants sensibles à la tension dans des sphères de polymère d'à peine 30 nanomètres de diamètre. En testant ces nanoparticules dans le liquide interne des cellules cancéreuses du cerveau, Kopelman a trouvé des champs électriques aussi puissants que 15 millions de volts par mètre, jusqu'à cinq fois plus forts que le champ trouvé dans un éclair. Cependant, cette découverte va au-delà d'être incroyablement intéressante; la découverte va probablement changer la façon dont les chercheurs regardent la maladie.

 

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"Ils ont développé un outil qui vous permet d'observer les changements cellulaires à un niveau très local", a déclaré Piotr Grodzinski, directeur de l'Alliance nationale pour la nanotechnologie dans la revue du cancer dans la technologie. Grodzinski estime que de nombreux développements dans la recherche sur le cancer, par exemple, ont été "réactifs" au cours des dernières années plutôt que proactifs. Malgré l'avancée des traitements contre le cancer, la façon dont le cancer et d'autres maladies progressent au niveau cellulaire n'est pas encore bien comprise. Avec une meilleure compréhension, les chercheurs pourraient améliorer les diagnostics et les soins. "Ce développement représente une tentative de commencer à utiliser des outils à l'échelle nanométrique pour comprendre comment la maladie se développe", a déclaré Grodzinski.

Kopelman a développé des colorants sensibles à la tension encapsulés qui ne sont pas hydrophobes et peuvent fonctionner n'importe où dans la cellule, plutôt que seulement dans les membranes. Parce qu'il est possible de placer ses colorants encapsulés dans une cellule avec un plus grand degré de contrôle, Kopelman les compare aux voltmètres. "Les nano-voltmètres ne perturbent pas l'environnement [cellulaire], et vous pouvez contrôler où vous les mettez", dit-il.

L'existence de champs électriques forts à travers les membranes cellulaires est acceptée comme un fait fondamental de la biologie cellulaire. Cependant, le fait que les cellules aient des champs électriques internes est une toute nouvelle révélation. Auparavant, les scientifiques ne connaissaient pas l'existence de champs d'énergie cellulaires internes, et ne sont qu'au tout début de la compréhension du phénomène. Kopelman a présenté ses résultats lors de la réunion annuelle de l'American Society for Cell Biology ce mois-ci. "Il n'y a pas eu de scepticisme quant aux mesures", explique Kopelman. "Mais nous n'avons pas d'interprétation."

Daniel Chu de l'Université de Washington à Seattle convient que le travail de Kopelman fournit une preuve de concept que les cellules ont des champs électriques internes. "Ça va être important, mais personne ne l'a encore regardé", dit Chu.