Les expériences sur les animaux font l'objet de critiques depuis des décennies, mais il n'y a aucune perspective de s'en éloigner de si tôt. Le nombre de tests impliquant des animaux de laboratoire a en effet augmenté. Maintenant, les chercheurs ont trouvé une approche alternative :ils espèrent que les nanoparticules de capteur réduiront le besoin d'expérimentation animale.

D'innombrables souris, des rats et des lapins meurent chaque année au nom de la science – et la situation empire. Alors que les laboratoires allemands utilisaient quelque 2,41 millions d'animaux pour la recherche scientifique en 2005, en 2009, ce nombre était passé à 2,79 millions. Un tiers étaient destinés à la recherche en biologie fondamentale, et la majorité ont été utilisés pour la recherche de maladies et le développement de composés et de dispositifs médicaux. Les gens exigent des médicaments sûrs et des thérapies tolérables, mais presque personne n'est heureux d'accepter la nécessité de l'expérimentation animale. C'est pourquoi les scientifiques ont passé des années à chercher des méthodes qui pourraient les remplacer. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut de recherche Fraunhofer pour les technologies modulaires à semi-conducteurs EMFT à Munich ont trouvé une alternative :ils espèrent utiliser de nouveaux nanocapteurs pour réduire le nombre d'expériences réalisées sur des animaux. « Nous utilisons essentiellement un tube à essai pour étudier les effets des produits chimiques et leurs risques potentiels. Ce que nous faisons, c'est prendre des cellules vivantes, qui ont été isolés de tissus humains et animaux et cultivés en cultures cellulaires, et les exposer à la substance faisant l'objet de l'enquête, ” explique le Dr Jennifer Schmidt de l'EMFT. Si une concentration donnée de la substance est toxique pour la cellule, il mourra. Ce changement de « bien-être » peut être rendu visible par les nanoparticules capteurs développées par le Dr Schmidt et son équipe.

Les cellules - les plus petits êtres vivants - qui sont en bonne santé stockent de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP). Des niveaux élevés d'ATP indiquent des niveaux élevés d'activité métabolique dans les cellules. Si une cellule est gravement endommagée, il devient moins actif, stocker moins d'énergie et par conséquent produire moins d'ATP. « Nos nanocapteurs nous permettent de détecter l'adénosine triphosphate et de déterminer l'état de santé des cellules. Cela permet d'évaluer les effets endommageant les cellules de composés médicaux ou de produits chimiques, " dit Schmidt.

Pour que les nanoparticules enregistrent l'ATP, les chercheurs leur donnent deux colorants fluorescents :un colorant indicateur vert sensible à l'ATP, et un colorant de référence rouge qui ne change pas de couleur. Prochain, les scientifiques introduisent les particules dans des cellules vivantes et les observent au microscope à fluorescence. Le degré d'éclairement des particules dépend de la quantité d'ATP présente. Plus le jaune est visible dans l'image superposée, plus les cellules sont actives. Si leur santé était altérée, l'image superposée apparaîtrait beaucoup plus rouge. « Nous pourrions à l'avenir utiliser des cellules cancéreuses pour tester l'efficacité des agents de chimiothérapie nouvellement développés. Si les nanocapteurs détectent une faible concentration d'ATP dans les cellules, nous saurons que le nouveau traitement inhibe la croissance des cellules tumorales ou même les tue, " dit Schmidt. « Les agents les plus prometteurs pourraient alors être étudiés plus avant. »

Les nanoparticules des chercheurs de l'EMFT sont extrêmement bien adaptées à la tâche à accomplir :elles ne sont pas toxiques pour les cellules, ils peuvent facilement traverser les membranes cellulaires, et ils peuvent même être dirigés vers des points particuliers où l'effet de la substance d'essai est le plus intéressant. Mais avant que cette procédure puisse être appliquée, il doit d'abord être approuvé par les autorités réglementaires – les experts EMFT ont donc un long chemin à parcourir pour obtenir les approbations de divers organismes officiels. Cette perspective n'a pas, cependant, a empêché les chercheurs d'affiner la technologie et de lui proposer de nouvelles applications, par exemple pour tester la qualité de la viande emballée et son aptitude à la consommation. À cette fin, ils ont développé des nanocapteurs capables de déterminer les concentrations d'oxygène et d'amines toxiques.