Depuis des décennies, les scientifiques ont utilisé des sondes fluorescentes pour détecter des molécules, surveiller l'activité cellulaire et délivrer des médicaments à l'intérieur des cellules. Les sondes basées sur un composé appelé naphtalimide sont particulièrement populaires car elles peuvent facilement être fabriquées en grande quantité et leur fluorescence peut être modifiée en changeant leurs atomes constitutifs. Mais ils ne sont généralement absorbés par les cellules qu'en petites quantités, ce qui nuit à leur efficacité. En outre, on sait peu de choses sur la façon dont ils traversent la membrane cellulaire pour atteindre l'intérieur.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Institut indien des sciences (IISc) ont trouvé un moyen d'augmenter l'absorption cellulaire de ces sondes fluorescentes. Ils ont découvert que le simple remplacement de deux atomes d'hydrogène par de l'iode dans leur structure augmente considérablement la quantité transportée dans les cellules de mammifères, jusqu'à 98 %. Les atomes d'iode formaient un type spécial de liaison, connu sous le nom de liaison halogène, avec un transporteur spécifique dans la membrane cellulaire, ce qui a permis à la sonde de glisser plus facilement à travers la membrane.

La découverte offre une nouvelle stratégie pour concevoir des sondes qui peuvent être absorbées par les cellules plus efficacement, suggèrent les auteurs. Il révèle également pour la première fois pourquoi la présence d'iode dans des composés biologiques tels que les hormones thyroïdiennes est importante. "Cela peut donner une idée de la raison pour laquelle la nature a choisi l'iode pour de tels composés. Lorsqu'ils contiennent de l'iode, ils sont facilement absorbés par les cellules, " dit l'auteur principal G. Mugesh, Professeur, Département de Chimie Inorganique et Physique, IISc.

L'équipe de Mugesh a conçu plusieurs sondes à base de naphtalimide et testé l'effet du remplacement de certains atomes d'hydrogène dans leur structure par des atomes d'halogène (chlore, brome et iode). Pour les composés sans aucune substitution, la quantité transportée dans la cellule était assez faible (~5-8 pour cent). L'absorption cellulaire augmentait légèrement lorsque des atomes de chlore et de brome étaient ajoutés (jusqu'à 15 % et 22 % respectivement). Lorsque deux atomes d'iode ont été ajoutés à la structure, l'absorption a augmenté considérablement - 98 pour cent du composé a été absorbé dans la cellule.

L'équipe a découvert que les deux atomes d'iode formaient de fortes liaisons halogènes avec une protéine de transport dans la membrane cellulaire appelée MCT8, qui transportait ensuite la molécule à travers la membrane. Cela suggère que même les composés biologiques contenant de l'iode utilisent probablement un transporteur et un mécanisme similaires pour pénétrer dans les cellules, dit Mugesh.

Comme MCT8 est connu pour jouer un rôle important dans le transport d'hormones telles que la thyroxine, de telles sondes pourraient aider à analyser l'activité membranaire et à suivre l'absorption d'hormones, il ajoute. Par exemple, thyroxine (T4), l'hormone sécrétée par la glande thyroïde, doit être transporté à l'intérieur de la cellule à partir du sang, où il est converti en T3, la forme active. "Il n'y a pas de sonde pour comprendre combien de T4 est transporté à l'intérieur des cellules. Généralement, elle est mesurée à l'aide d'iode radioactif, " dit Mugesh. " Mais notre méthode est une simple méthode fluorescente, qui n'utilise aucun composé radioactif, pour savoir si MCT8 fonctionne correctement ou non, et si l'absorption d'hormones est affectée ou non."

Il existe également d'autres applications possibles. Certains composés utilisés dans les emballages alimentaires et les produits ignifuges, par exemple, contiennent des niveaux élevés d'iode et d'autres halogènes, qui sont connus pour pénétrer dans les cellules et affecter les niveaux de la thyroïde. "Pour bloquer l'entrée de ces composés, des inhibiteurs spécifiques sont nécessaires. Ces sondes peuvent être utiles pour concevoir des inhibiteurs pour bloquer leur entrée, " dit Mugesh.