Des chercheurs du RIKEN Center for Advanced Photonics et des collaborateurs ont découvert que le rayonnement térahertz, contredisant la croyance conventionnelle, peut perturber les protéines dans les cellules vivantes sans les tuer.

Cette découverte implique que le rayonnement térahertz, longtemps considéré comme peu pratique à utiliser, peut avoir des applications dans la manipulation des fonctions cellulaires pour le traitement du cancer, par exemple, mais aussi qu'il peut y avoir des problèmes de sécurité à considérer. Le rayonnement térahertz est une partie du spectre électromagnétique entre les micro-ondes et la lumière infrarouge, qui est souvent connu sous le nom de « écart térahertz » en raison du manque actuel de technologie pour le manipuler efficacement. Étant donné que le rayonnement térahertz est arrêté par les liquides et qu'il est non ionisant, ce qui signifie qu'il n'endommage pas l'ADN comme le font les rayons X, des travaux sont en cours pour l'utiliser dans des domaines tels que les inspections des bagages dans les aéroports. Il a généralement été considéré comme sûr pour une utilisation dans les tissus. Cependant, certaines études récentes ont montré qu'il peut avoir un effet direct sur l'ADN, bien qu'il ait peu de capacité à pénétrer réellement dans les tissus, ce qui signifie que cet effet ne serait que sur les cellules superficielles de la peau.

Une question restée inexplorée, cependant, est de savoir si le rayonnement térahertz peut affecter les tissus biologiques même après son arrêt, par la propagation d'ondes d'énergie dans les tissus. Le groupe de recherche du RAP a récemment découvert que l'énergie de la lumière pouvait entrer dans l'eau sous forme d'onde de choc. Considérant cela, le groupe a décidé de rechercher si la lumière térahertz pouvait également avoir un tel effet sur les tissus.

Ils ont choisi d'étudier en utilisant une protéine appelée actine, qui est un élément clé qui fournit la structure aux cellules vivantes. Il peut exister sous deux conformations appelées (G)-actine et (F)-actine, qui ont des structures et des fonctions différentes. La (F)-actine est un long filament composé de chaînes polymères de protéines. En utilisant la microscopie à fluorescence, ils ont examiné l'effet du rayonnement térahertz sur la croissance des chaînes dans une solution aqueuse d'actine, et a constaté que cela entraînait une diminution des filaments. En d'autres termes, la lumière térahertz empêchait en quelque sorte la (G)-actine de former des chaînes et de devenir (F)-actine. Ils ont envisagé la possibilité que cela soit causé par une élévation de température, mais a constaté que la petite hausse, d'environ 1,4 degrés Celsius, n'était pas suffisant pour expliquer le changement. Les chercheurs ont conclu qu'il était très probablement causé par une onde de choc. Pour tester davantage l'hypothèse, ils ont effectué des expériences dans des cellules vivantes, et trouvé que dans les cellules, comme dans la solution, la formation de filaments d'actine a été interrompue. Cependant, il n'y avait aucun signe que le rayonnement ait causé la mort des cellules.

Shota Yamazaki, le premier auteur de l'étude publiée dans Rapports scientifiques , dit, "C'était assez intéressant pour nous de voir que le rayonnement térahertz peut avoir un effet sur les protéines à l'intérieur des cellules sans les tuer elles-mêmes. Nous chercherons des applications potentielles dans le cancer et d'autres maladies."

Chiko Otani, le chef des groupes de recherche, dit, "Le rayonnement térahertz entre dans une variété d'applications aujourd'hui, et il est important de bien comprendre son effet sur les tissus biologiques, à la fois pour évaluer les risques et pour rechercher des applications potentielles."