Les ondes sonores sont largement utilisées en imagerie médicale, comme lorsque les médecins prennent une échographie d'un fœtus en développement. Maintenant, les scientifiques ont développé un moyen d'utiliser le son pour sonder les tissus à une échelle beaucoup plus petite. Des chercheurs de l'Université de Bordeaux en France ont déployé des ondes sonores à haute fréquence pour tester la rigidité et la viscosité des noyaux de cellules humaines individuelles. Les scientifiques prédisent que la sonde pourrait éventuellement aider à répondre à des questions telles que la façon dont les cellules adhèrent aux implants médicaux et pourquoi les cellules saines deviennent cancéreuses.
"Nous avons développé un nouveau sans contact, outil non invasif pour mesurer les propriétés mécaniques des cellules à l'échelle sous-cellulaire, " dit Bertrand Audoin, professeur au laboratoire de mécanique de l'université de Bordeaux. "Cela peut être utile pour suivre l'activité cellulaire ou identifier une maladie cellulaire." Le travail sera présenté à la 57e réunion annuelle de la Biophysical Society (BPS), du 2 au 6 février, 2013, à Philadelphie, Pennsylvanie.
La technique utilisée par l'équipe de recherche, appelés ultrasons picosecondes, a été initialement appliqué dans l'industrie électronique au milieu des années 1980 comme moyen de mesurer l'épaisseur des couches de puces semi-conductrices. Audoin et ses collègues, en collaboration avec un groupe de recherche en biomatériaux dirigé par Marie-Christine Durrieu de l'Institut de Chimie &Biologie des Membranes &Nano-objets de l'Université de Bordeaux, ultrasons picosecondes adaptés pour étudier les cellules vivantes. Ils ont fait croître des cellules sur une plaque métallique, puis ont flashé l'interface cellule-métal avec une impulsion laser ultra-courte pour générer des ondes sonores à haute fréquence. Un autre laser a mesuré comment l'impulsion sonore se propageait à travers les cellules, donnant aux scientifiques des indices sur les propriétés mécaniques des composants cellulaires individuels.
"Plus la fréquence du son que vous créez est élevée, plus la longueur d'onde est petite, ce qui signifie que plus les objets que vous pouvez sonder sont petits", explique Audoin. "Nous utilisons des ondes gigahertz, nous pouvons donc sonder des objets de l'ordre d'une centaine de nanomètres. le noyau d'une cellule est d'environ 10, 000 nanomètres de large.
L'équipe a rencontré des difficultés dans l'application des ultrasons picosecondes pour étudier les systèmes biologiques. Un défi était les propriétés matérielles de type fluide de la cellule. "Le processus de diffusion de la lumière que nous utilisons pour détecter les propriétés mécaniques de la cellule est beaucoup plus faible que pour les solides, " explique Audoin. " Nous devions améliorer le rapport signal sur bruit sans utiliser un laser à haute puissance qui endommagerait la cellule. " L'équipe a également été confrontée au défi de la variation naturelle de la cellule. " Si vous sondez le silicium, tu le fais une fois et c'est fini, " dit Audoin. " Si vous sondez le noyau, vous devez le faire des centaines de fois et regarder les statistiques. "
L'équipe a développé des méthodes pour surmonter ces défis en testant leurs techniques sur des capsules polymères et des cellules végétales avant de passer aux cellules humaines. Dans les années à venir, l'équipe envisage d'étudier les cellules cancéreuses avec le son. "Un tissu cancéreux est plus rigide qu'un tissu sain, " note Audoin. " Si vous pouvez mesurer la rigidité des cellules pendant que vous fournissez différents médicaments, vous pouvez tester si vous êtes capable d'arrêter le cancer à l'échelle cellulaire."
