Des chercheurs de l'ETH ont développé une échelle pour mesurer les cellules. Il permet le poids des cellules vivantes individuelles, et toute modification de ce poids, à déterminer rapidement et avec précision pour la première fois. L'invention a également suscité un intérêt important à la fois dans et en dehors du domaine de la biologie.

Des vers de terre et des tournesols aux êtres humains, nous sommes tous constitués de cellules, il n'est donc pas surprenant que les chercheurs travaillent dur pour étudier ces éléments constitutifs de la vie. Ils ont déjà découvert beaucoup de leurs secrets, mais jusqu'à maintenant, il n'a pas été possible de mesurer le poids des cellules vivantes et son évolution en temps réel, car aucune méthode de mesure appropriée n'a existé.

Nouvelle échelle de cellule à haute résolution

Cela a maintenant changé :en collaboration avec Christoph Gerber et Sascha Martin de l'Université de Bâle et Jason Mercer de l'University College London, scientifiques du groupe de recherche en biophysique, dirigé par le professeur de l'ETH Daniel J Müller, ont développé une nouvelle échelle cellulaire. Cela leur permet non seulement de mesurer la masse de cellules vivantes en très peu de temps, mais aussi de surveiller l'évolution de leur poids dans le temps. Ils peuvent le faire avec une résolution de millisecondes et de billions de gramme.

Les cellules, qui pèsent généralement environ deux à trois nanogrammes, sont pesés dans des conditions contrôlées dans une chambre de culture cellulaire. Le bras de pesée, une toute petite tranche, cantilever en silicone transparent recouvert de collagène ou de fibronectine, est abaissé au sol de la chambre, où il pousse et ramasse une cellule. "La cellule est suspendue au dessous d'un petit porte-à-faux pour les mesures, " déclare le doctorant Gotthold Fläschner, qui a co-inventé et mené la plupart des expériences en utilisant la nouvelle échelle.

Observer le poids et l'activité cellulaire en même temps

Le porte-à-faux microscopique est amené à osciller légèrement au moyen d'un laser bleu pulsé à son extrémité fixe. Une seconde, le laser infrarouge mesure les oscillations à l'autre extrémité, où la cellule est suspendue – d'abord sans puis avec la cellule. "La masse de la cellule peut être calculée à partir de la différence entre les deux oscillations, " explique David Martínez-Martín, principal inventeur de l'échelle cellulaire.

Un écran d'ordinateur montre l'évolution du poids sous forme de courbe. Des lectures peuvent en être tirées sur toute la période de mesure, qu'il s'agisse de millisecondes ou de jours. En tant qu'appareil de mesure, y compris la culture cellulaire, est monté directement sur la plaque objet d'un microscope à fluorescence haute performance, les processus internes de la cellule peuvent également être observés et filmés pendant les mesures.

Le poids des cellules vivantes fluctue

Cela permet aux chercheurs de suivre, par exemple, comment le poids change au cours du cycle cellulaire et de la division cellulaire, l'influence de diverses substances sur la masse de la cellule, et que se passe-t-il lorsqu'il est infecté par un virus. Martínez-Martín et Fläschner ont réalisé de nombreuses expériences de ce type.

Une observation particulièrement remarquable :« Nous avons établi que le poids des cellules vivantes fluctue continuellement d'environ un à quatre pour cent car elles régulent leur poids total, " dit Martínez-Martín. Les erreurs de mesure ont été exclues :les biophysiciens ont pu prouver que les cellules n'arrêtent ces fluctuations seconde par seconde qu'à la mort. Les chercheurs sont visiblement excités. Fläschner :" Nous voyons des choses que personne d'autre a encore observé."

Intérêt élevé pour l'échelle cellulaire

Il y a toujours un grand intérêt lorsque les scientifiques de l'ETH rendent compte d'un nouveau développement. "La masse d'une cellule est un très bon indicateur de sa physiologie, " explique Martínez-Martín. Il est donc logique que les biologistes de tous bords s'intéressent à la nouvelle méthode de mesure. Elle peut également être pertinente pour les secteurs médical et pharmaceutique, car il pourrait être utilisé pour étudier la croissance pathologique des cellules et l'influence des médicaments sur cette croissance.

Plus surprenant, les scientifiques des matériaux sont également intéressés par l'appareil. "Pour eux, il s'agit de la fonctionnalisation des nanoparticules – autrement dit, changer la surface de très petites particules, " déclare Martínez-Martín.

Les scientifiques présentent maintenant leur invention à un large public scientifique pour la première fois dans la revue La nature . La nouvelle méthode de pesée a été brevetée; néanmoins, les chances que les scientifiques de diverses disciplines soient bientôt en mesure d'utiliser eux-mêmes la nouvelle échelle cellulaire prometteuse sont bonnes. Le licencié, la société suisse Nanosurf AG, travaille déjà à mettre l'appareil en production.