Pour la première fois, les scientifiques ont utilisé des faisceaux lumineux pour manipuler des radeaux lipidiques dans des membranes cellulaires artificielles.

Les radeaux lipidiques sont des domaines, ou des zones, de protéines et de lipides (graisses) qui flottent librement dans les membranes cellulaires – la couche de protéines et de lipides qui entoure une cellule.

Ces structures, qui flottent dans les membranes comme des icebergs, jouent des rôles importants mais mystérieux dans la signalisation cellulaire qui ne sont pas encore entièrement expliqués.

Cependant jusqu'à maintenant, notre capacité à les étudier a été limitée – en grande partie parce que nous n'avons pas été en mesure de les déplacer ou de les manipuler.

De nouvelles recherches de l'Imperial College de Londres ont maintenant démontré que les pincettes optiques, la technologie laser qui a remporté le prix Nobel de physique 2018, peut bouger, faire fondre, dispersion, et cristallisent des radeaux lipidiques fabriqués artificiellement lorsqu'ils sont projetés sur des membranes cellulaires artificielles. Ces radeaux artificiels ont été créés pour imiter les radeaux lipidiques dans les membranes cellulaires biologiques.

Les auteurs affirment que leurs découvertes pourraient aider à améliorer notre compréhension du rôle des radeaux lipidiques dans des processus biologiques clés tels que la communication et leur lien avec la maladie.

Auteur principal Dr Yuval Elani, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"Ces pincettes légères ont éclairé une nouvelle voie de recherche. Nous avons maintenant le pouvoir de manipuler des radeaux lipidiques, nous pouvons découvrir tellement plus."

La recherche est publiée dans Nature Chimie des communications .

Éclairer le chemin

Pour réaliser l'étude, les chercheurs ont créé des membranes cellulaires artificielles contenant des radeaux lipidiques sur des lames de verre. Sous un microscope, ils ont braqué des lasers optiques sur les membranes.

Lorsqu'ils ont allumé le laser et déplacé le faisceau, ils trouvèrent les radeaux lipidiques déplacés avec eux :

Ils ont également concentré la chaleur du laser directement sur les radeaux pour les faire fondre, ce qui les a fait se disperser en petits morceaux. Puis, ils ont éteint le laser pour découvrir que les morceaux dispersés se sont réunis à nouveau sous la forme d'un cristal :

Le Dr Elani a déclaré:"Nous avons modifié la puissance du laser pour fournir différents niveaux de chaleur du système, et pouvaient faire fondre des domaines qui avaient une température de fusion différente en raison de leur composition lipidique différente. C'est un moyen rapide et facile de déterminer la température de fusion des domaines."

Le Dr Elani a ajouté :" Les pincettes optiques ont déjà été utilisées pour étudier une multitude de processus cellulaires - du repliement des protéines, à l'action des ribosomes et à la manipulation de cellules entières. Nos technologies ouvrent la voie à une compréhension approfondie de la biophysique sous-jacente des radeaux et domaines lipidiques, et de leur importance biologique.

Co-auteur Professeur Oscar Ces, également du département de chimie de l'Impériale, a déclaré :« En 2018, Arthur Ashkin a remporté le prix Nobel de physique pour avoir utilisé des pincettes optiques pour saisir des particules, atomes, molécules, et des cellules vivantes avec leurs « doigts » de faisceau laser. Maintenant, nous avons découvert encore plus de fonctions de ces faisceaux lumineux fascinants."

Les auteurs disent qu'ils devront développer un nouveau matériel pour mieux comprendre comment les radeaux lipidiques affectent la maladie, mais d'abord, ils appliqueront la technique aux membranes biologiques – celles qui ne sont pas artificielles.

Ils espèrent que leur prochaine étape de recherche améliorera encore notre compréhension de ces mystérieux radeaux lipidiques.

"Manipulation directe de domaines membranaires lipidiques ordonnés liquides à l'aide de pièges optiques" par Mark S. Friddin, Guido Bolognesi, Ali Salehi-Reyhani, Oscar Ces, &Yuval Elani. Publié le 29 janvier 2019 dans Nature Chimie des communications .