Des chercheurs allemands et polonais financés par l'UE ont fait des découvertes révolutionnaires sur la viscosité du cytoplasme cellulaire, ce qui pourrait approfondir nos connaissances sur le cytoplasme des cellules cancéreuses.

Dirigé par des chercheurs de l'Institut de chimie physique de l'Académie polonaise des sciences (IPC PAS), l'équipe a été soutenue en partie par une subvention Économie Innovante du Fonds Européen de Développement Régional (FEDER).

La viscosité est une mesure de la résistance ou de l'épaisseur d'un fluide. Moins le fluide est visqueux, plus il y a de fluidité ou de facilité de mouvement en son sein. L'eau, par exemple, a une faible viscosité, tandis que le miel, étant tout à fait plus épais et plus gloopier, a une viscosité plus élevée.

C'est Albert Einstein qui aborda le premier la viscosité des fluides complexes en 1906, et depuis lors, de nombreuses recherches ont été menées sur la viscosité du cytoplasme cellulaire.
Au cours des années, un corpus de preuves a été constitué, indiquant que malgré une viscosité cytoplasmique élevée (entraînant une facilité de mouvement théoriquement faible dans le cytoplasme), la mobilité des petites protéines dans le cytoplasme est en fait très élevée - plusieurs grandeurs supérieures à la formule d'Einstein indiquée.

Dans leur étude, publié dans la revue Lettres nano , l'équipe étudie comment les petites molécules de protéines ne subissent presque pas cette viscosité cytoplasmique lorsqu'elles se déplacent dans la cellule. Ils décrivent les changements de viscosité tels que mesurés dans diverses solutions et subis par des sondes, dont la taille varie d'une échelle nano à une échelle macro.

"Nous avons amélioré nos formules et conclusions précédentes pour les appliquer avec succès à un plus grand nombre de systèmes, y compris la première description de la viscosité du cytoplasme dans les cellules cancéreuses, " commente le professeur Robert Holyst de l'IPC PAS.

L'équipe a pu décrire les changements de viscosité à l'aide d'une formule phénoménologique contenant des coefficients de même nature physique. Les coefficients donnent une description à la fois du milieu fluide (rempli d'un réseau de polymères à longue chaîne ou d'amas de molécules, par exemple) et quel type de sonde (par exemple une molécule de protéine) se déplace dans le milieu.

La nouvelle formule peut alors être utilisée pour des sondes d'une fraction de nanomètre jusqu'à plusieurs centimètres.

Les relations trouvées étaient généralement valables pour divers types de fluides, y compris des solutions avec une structure microscopique élastique (par exemple, des réseaux de polymères dans divers solvants) et des systèmes microscopiquement rigides (par exemple, composés d'agrégats de molécules allongées - micelles).

L'équipe a également appliqué ces nouvelles formules pour décrire la mobilité des fragments d'ADN et d'autres sondes dans les cellules musculaires de souris ainsi que dans les cellules cancéreuses humaines. la taille de la sonde utilisée en mesure de viscosité, " dit Tomasz Kalwarczyk, un doctorant de l'IPC PAS. "Notre recherche a abouti à une nouvelle méthode pour caractériser la structure cellulaire - en mesurant la viscosité du cytoplasme."

Les implications de cette recherche sont considérables. Les scientifiques peuvent désormais mieux estimer le temps de migration des médicaments introduits dans les cellules, et ces connaissances peuvent également être appliquées aux nanotechnologies, par exemple dans la fabrication de nanoparticules avec des solutions micellaires.

Les résultats de l'étude auront également un impact sur les méthodes de mesure avancées telles que la diffusion dynamique de la lumière, qui permet d'analyser des suspensions de molécules par taille.