Que ce soit par leur comportement ou par leur biologie, les animaux ont souvent contribué aux avancées de la science, mais aussi à des découvertes inouïes.

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Longtemps fascinés par les propriétés de disparition et d’invisibilité, les hommes pourraient peut-être bientôt en être capables, grâce à des créatures inattendues.

Des cellules humaines personnalisées

À l’aide de tissus spéciaux, les céphalopodes — tels que les poulpes, les calmars et les seiches — sont capables de moduler l’absorption, la transmission, et la réflexion de la lumière par leurs organes, ce qui leur permet de se camoufler et d’effectuer un acte de disparition. 

Le calmar femelle de l’espèce Doryteuthis opalescens peut échapper à ses prédateurs en passant d’un blanc transparent à un blanc opaque, grâce à des structures dites « leucophores ». Ces dernières contiennent des leucosomes, composés de réflectines — particules qui modifient l’impact de la lumière sur l’organisme —. 

Une étude menée par les chercheurs de l’Université de Californie à Irvine s’est justement intéressée à ces créatures marines, et à leur physiologie. Au Département de génie chimique et biomoléculaire de l’UCI, Alon Gorodetsky et son équipe ont prélevé des cellules de céphalopodes et les ont introduits auprès de cellules rénales humaines, au laboratoire. 

Le but de l’expérience est de modifier génétiquement ces dernières pour exprimer la réflectine. En effet, l’échantillon de populations humaines a incorporé l’ADN de calmar et a produit la protéine en question, qui s’accumule d’une façon désordonnée dans le cytoplasme. 

Les techniques de spectroscopie et les observations aux microscopes ont révélé l’implication de la réflectine dans la diffusion de la lumière. Gorodetsky explique qu’en plus de leur synthèse, ces particules sont emballées dans des nanostructures sphéroïdales et distribuées dans les corps d’autres cellules. 

NATURE COMMUNICATIONS, GORODETSKY ET AL

Les méthodes d’analyse quantitative ont montré que ces assemblages gardaient les propriétés optiques de leur milieu initial, c’est-à-dire les leucophores des céphalopodes. Les scientifiques ont donc tenu compte de l’environnement marin afin d’étudier son influence sur la réflexion de la lumière, passant du transparent au blanc, et vice versa.

Une initiative aux nombreuses limites

Dans une autre partie de l’étude, les cellules humaines modifiées afin de produire de la réflectine ont été exposées à différentes concentrations de chlorure de sodium.

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Les chercheurs ont alors constaté que ces fluctuations influencent ces corps. Une teneur élevée en sel engendre une condensation plus importante, et donc une plus grande diffusion de la lumière. En conséquence, l’ensemble adopte une apparence opaque et se différencie dans son environnement.

Au final, les résultats de l’étude rendent compte de la possibilité de corps étrangers à développer des propriétés optiques sensibles à des stimuli externes, et qui étaient initialement spécifiques aux céphalopodes. 

Ces caractéristiques peuvent être utiles à des fins médicales et biologiques, en particulier dans l’imagerie et le marquage biomoléculaire de cellules au microscope. En effet, l’usage de colorants fluorescents pour la mise en évidence des structures est souvent toxique pour les tissus mammifères, le réglage de leur transparence présente donc un moyen plus sain.

UC

Toutefois, il est à noter que, pour un tel résultat, les cellules en question doivent être génétiquement modifiées, et exposées à des concentrations changeantes de chlorure de sodium. D’autres scientifiques suggèrent des manipulations chromosomiques qui permettent d’hériter directement le gène responsable de la production de réflectine.

D’après le Professeur Konstantin Lukyanov, Chef du laboratoire de biophotonique de l’Institut russe des sciences et technologies de Skolkovo, il existe certaines limites à cette découverte. Compte tenu de la taille importante des molécules de réflectine, leur présence au sein des neurones par exemple, pourrait engendrer des dommages. 

D’autre part, la différence entre les propriétés des cellules avec et sans réflectine est petite et risque de ne pas être détectable dans des systèmes biologiques réels.


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