Une foule de maladies, comme la méningite, Diabète, fibrose kystique, La maladie d'Alzheimer, même certains cancers – sont finalement causés par des problèmes au niveau cellulaire. D'où, comprendre ce qui se passe à l'intérieur des cellules est essentiel. L'observation des cellules au microscope aide, mais ce que les chercheurs en médecine aimeraient vraiment faire, c'est voir les processus à l'intérieur des cellules dans les moindres détails.

Une façon de le faire est d'identifier les changements de température dans une cellule, jusqu'aux organes cellulaires individuels, ou organites. Lorsqu'ils s'allument et s'éteignent, protéines, les moteurs moléculaires et les organites comme les mitochondries - les blocs d'alimentation des cellules - montent et descendent légèrement en température. Mais peu de cela est perceptible visuellement.

"Il y a encore beaucoup à apprendre sur la variation de la température d'une cellule, notamment en fonction du moment où il est heureux, quand c'est stressé, ou alors qu'il passe par différents processus, " a déclaré le professeur Andrew Greentree, chercheur en chef pour la théorie et la modélisation au nœud de l'Université RMIT de CNBP à Melbourne. "Peut-on mesurer la différence entre l'activité métabolique de différents types de cellules, par exemple?"

L'équipe de Greentree propose une approche quantique des problèmes d'imagerie et de capteurs auxquels sont confrontés les biologistes et les cliniciens. C'est comme ça, travailler avec des collègues du CNBP à Adélaïde, Greentree et son équipe ont développé une lame de microscope qui peut cartographier avec précision les changements de température au sein des cellules cultivées dessus.

La glissière, en verre de tellurite dopé au lanthanide, change sa fluorescence avec la température et, dans des recherches en attente de publication, les chercheurs ont prouvé que de minuscules changements de température peuvent être détectés, suivis et cartographiés au fur et à mesure qu'ils se produisent. Ce travail s'appuie sur les succès antérieurs du groupe du professeur Heike Ebendorff-Heidepriem, qui a construit des fibres optiques de détection de température en utilisant la même technologie de verre.

"La cellule entière ne mesure qu'environ 10 à 15 microns (0,01 à 0,015 mm) de diamètre et nous pouvons cartographier les températures jusqu'à des incréments de 1 micron, juste en dessous de la cellule, " a déclaré Daniel Stavrevski, un étudiant travaillant sur le projet. "Comme les mitochondries génèrent de l'énergie pour les cellules, ils deviennent plus chauds. C'est assez étonnant à voir." Même les meilleures caméras thermiques ne peuvent résoudre que des objets d'environ 10 microns, "mais ils sacrifient la résolution temporelle, ce qui est important lorsque vous souhaitez surveiller l'activité d'une mitochondrie qui peut être aussi rapide que des millisecondes. Ainsi, descendre à 1 micron - et peut-être aller plus petit - découvrira une nouvelle science, " il ajouta.

Ayant prouvé qu'ils peuvent cartographier la température dans les cellules de la peau, ils prévoient d'étendre l'imagerie à d'autres types de cellules, qui ont une activité métabolique plus élevée, et devrait donc montrer des plages de température plus importantes.

Un autre objectif est de combiner les lames avec des thermophores, des sondes fluorescentes en présence de chaleur, pour créer des cartes thermiques en 3D qui détectent les changements de température en temps réel.

C'est un travail de pionnier, avec le potentiel de donner un aperçu de toutes sortes de fonctions métaboliques à l'intérieur des cellules au fur et à mesure qu'elles se produisent, suivre potentiellement les cellules et les organites au fur et à mesure qu'ils se divisent, grandir, interagir, et effectuer d'autres tâches vitales. Greentree explique :"Pour voir la physique fondamentale comme elle guide la vie, c'est pourquoi nous faisons de la science."