Si la clé pour gagner des batailles est de connaître à la fois votre ennemi et vous-même, puis les scientifiques sont maintenant sur la bonne voie pour devenir les Sun Tzus de la médecine en faisant un pas de géant vers un avantage inestimable :la capacité de voir les soldats en action sur le champ de bataille.

Les chercheurs du Virginia Tech Carilion Research Institute ont inventé un moyen d'imager directement les structures biologiques à leur niveau le plus fondamental et dans leurs habitats naturels. La technique est une avancée majeure vers l'objectif ultime de l'imagerie des processus biologiques en action au niveau atomique.

"C'est un peu comme la différence entre voir Han Solo figé dans de la carbonite et le regarder se promener en faisant sauter des stormtroopers, " a déclaré Deborah Kelly, professeur adjoint à l'Institut de recherche VTC et auteur principal de l'article décrivant le premier test réussi de la nouvelle technique. "Voir des virus, par exemple, en action dans leur environnement naturel est inestimable."

La technique consiste à prendre deux micropuces au nitrure de silicium avec des fenêtres gravées en leur centre et à les presser ensemble jusqu'à ce qu'il ne reste plus qu'un espace de 150 nanomètres entre elles. Les chercheurs remplissent ensuite cette poche d'un liquide ressemblant à l'environnement naturel de la structure biologique à imager, création d'une chambre microfluidique.

Puis, parce que les structures flottantes produisent des images avec une mauvaise résolution, les chercheurs recouvrent la surface intérieure de la micropuce d'une couche d'attaches biologiques naturelles, comme les anticorps, qui s'accrochent naturellement à un virus et le maintiennent en place.

Dans une étude récente en Laboratoire sur puce , Kelly a rejoint Sarah McDonald, également professeur assistant au VTC Research Institute, prouver que la technique fonctionne.

McDonald a fourni un échantillon pur de particules à double couche de rotavirus pour l'étude.

"Ce qui manque actuellement dans le domaine de la biologie structurale, c'est la dynamique - comment les choses évoluent dans le temps, " a déclaré McDonald. " Debbie développe des technologies pour combler ce fossé, car c'est clairement la prochaine grande percée dont la biologie structurale a besoin."

Le rotavirus est la cause la plus fréquente de diarrhée sévère chez les nourrissons et les enfants. À l'âge de 5 ans, presque tous les enfants dans le monde ont été infectés au moins une fois. Et bien que la maladie ait tendance à être facilement gérée dans le monde développé, dans les pays en développement, le rotavirus tue plus de 450 personnes, 000 enfants par an.

À la deuxième étape du cycle de vie de l'agent pathogène, le rotavirus perd sa couche externe, qui lui permet d'entrer dans une cellule, et devient ce qu'on appelle une particule à double couche. Une fois sa deuxième couche exposée, le virus est prêt à commencer à utiliser la propre infrastructure de la cellule pour produire plus de virus. C'est la structure virale à ce stade que les chercheurs ont imaginée dans la nouvelle étude.

Kelly et McDonald ont recouvert la fenêtre intérieure de la puce électronique d'anticorps contre le virus. Les anticorps, à son tour, verrouillé sur les rotavirus qui ont été injectés dans la chambre microfluidique et les a maintenus en place. Les chercheurs ont ensuite utilisé un microscope électronique à transmission pour imager la lame préparée.

La technique a parfaitement fonctionné.

L'expérience a donné des résultats qui ressemblaient à ceux obtenus en utilisant les méthodes de congélation traditionnelles pour préparer le rotavirus pour la microscopie électronique, prouvant que la nouvelle technique peut fournir des résultats précis.

"C'est la première fois que les scientifiques ont imagé quoi que ce soit à cette échelle dans un liquide, " dit Kelly.

La prochaine étape est de continuer à développer la technique avec un œil sur l'imagerie dynamique des structures biologiques en action.

Spécifiquement, McDonald cherche à comprendre comment le rotavirus s'assemble, afin de mieux connaître et développer des outils pour lutter contre cet ennemi particulier de la santé des enfants.

Les chercheurs ont déclaré que leur collaboration en cours est un exemple du travail interdisciplinaire qui devient la marque de fabrique du VTC Research Institute.

"C'est une collaboration idéale parce que Sarah fournit un système modèle phénoménal grâce auquel nous pouvons développer de nouvelles technologies pour faire avancer le domaine de la biologie microstructurale, " dit Kelly.

"C'est très gagnant-gagnant, " a ajouté McDonald. " Alors que le virus est un excellent outil pour Debbie pour développer ses techniques, sa technologie est essentielle pour me permettre de comprendre comment ce virus mortel s'assemble et change dynamiquement au fil du temps."