Un universitaire de l'Université de Nottingham a remporté une prestigieuse bourse de cinq ans pour explorer l'utilisation d'ondes sonores inoffensives pour voir au plus profond des cellules vivantes afin de faciliter le diagnostic précoce de maladies telles que le cancer.

Membre de l'Académie royale d'ingénierie, Dr Fernando Perez-Cota, de la Faculté de génie, construit un instrument d'imagerie unique qui utilise un son de longueur d'onde sous-optique (ou phonons). Les phonons sont généralement utilisés dans les industries des semi-conducteurs et de l'électronique grand public, cependant leur utilisation dans l'imagerie scientifique est quelque chose de nouveau.

Dr Perez, du Groupe Optique et Photonique, explique :« De nombreuses techniques d'imagerie optique existantes échouent parce qu'elles perturbent ou tuent les cellules dans le processus d'imagerie, surtout avec l'utilisation de colorants chimiques toxiques. Sonner, par comparaison, est inoffensif pour la vie. Ultrason, par exemple, est la seule méthode sûre pour imager des embryons humains vivants.

"Pour exploiter cela au niveau cellulaire, les phonons sont le bon choix car leur longueur d'onde est de l'ordre du nanomètre. Cette utilisation des ultrasons microscopiques est actuellement inexploitée dans les sciences de la vie et la santé, mais il présente de nombreux avantages potentiels en imagerie 3D, c'est quelque chose que je vais étudier sur le projet."

Le nouveau microscope à ultrasons utilisera de courtes impulsions laser pour générer des phonons qui se propageront dans la cellule. Le signal capte et renvoie les variations de « dureté » (élasticité) des caractéristiques cellulaires (membrane, noyau, etc) pour construire une image 3D plus détaillée qui serait perceptible à l'aide de la lumière.

L'outil phonon permettra aux scientifiques d'observer les propriétés mécaniques à l'intérieur des cellules vivantes avec une résolution beaucoup plus élevée qu'avec les méthodes optiques ou acoustiques actuelles, ce qui se traduira par une meilleure qualité d'image et sur des périodes de temps plus prolongées.

Les chercheurs peuvent également utiliser l'outil pour étudier comment les cellules anormales et saines peuvent réagir différemment aux médicaments, changements de température, alimentation et ambiance.

Alors que le microscope à phonons permettra une meilleure compréhension de nombreux problèmes de biologie cellulaire, Le Dr Perez entend concentrer ses recherches sur des problèmes de santé tels que le cancer, parasitologie, l'ostéoporose et la fertilité.

"Il existe de nombreuses preuves que l'élasticité des cellules cancéreuses diffère significativement de celle des cellules normales, Cependant, capturer les traits de ces cellules dans les détails microscopiques s'est avéré difficile dans le passé. L'outil phonon pourrait potentiellement aider à un diagnostic plus précoce de la maladie ou améliorer la compréhension scientifique du comportement des cellules, muter et se propager dans le corps humain, " ajoute le Dr Perez.