Les propriétés thermiques des cellules régulent leur capacité à stocker, transporter ou échanger de la chaleur avec leur environnement. La maîtrise de ces propriétés est donc d'un grand intérêt pour optimiser la cryoconservation - le processus de congélation et de stockage du sang ou des tissus, qui est également utilisé lors du transport d'organes pour les greffes.

L'activité cellulaire influence les propriétés thermiques, et au niveau des tissus, cela explique pourquoi les plaies infectées sont chaudes au toucher. Cellules cancéreuses, en particulier, contiennent une signature thermique qui reflète un métabolisme plus élevé que ceux des cellules saines. Cette fonction est utile pour le classement des tumeurs et peut être utilisée pour compléter l'analyse histologique classique.

Une équipe de chercheurs en France travaillant dans ce domaine s'est demandé s'il serait possible d'exploiter la technologie des caméras de thermographie active - derrière les équipements de vision nocturne et l'imagerie thermique des bâtiments - pour créer une sorte de microscope thermique permettant de produire des cartes thermiques de cellules individuelles. pour les aider à comprendre le comportement thermique des cellules ou aller encore plus loin en détectant les conditions pathologiques à l'échelle de la sous-cellule.

Comme le rapporte l'équipe dirigée par l'Université de Bordeaux dans la revue Lettres de physique appliquée , la première étape de leur travail consistait à cultiver des cellules au sommet d'une feuille de titane nanométrique. Le titane a été choisi car c'est le constituant principal des implants osseux.

"Nous chauffons la tôle de titane de quelques degrés seulement avec un spot laser micrométrique, " a expliqué Thomas Dehoux, chercheur au CNRS, le Centre National de la Recherche Scientifique français. "Vous pourriez dire que nous 'chauffons l'endroit' pour imager les variations de température sur le côté inférieur de la feuille. S'il n'y a pas de cellule de l'autre côté, la chaleur reste dans la feuille de titane et la température augmente." Inversement, s'il y a une cellule de l'autre côté, elle absorbera la chaleur et créera un point froid sur la feuille.

Les variations de température impliquées sont assez faibles et se produisent sur un minuscule point de la taille d'un micron - un centième de cheveu humain - de sorte que les chercheurs ne peuvent pas se fier à un thermomètre standard. Au lieu, ils mesurent le « gonflement » de la feuille de titane lors du chauffage.

Que recherchent-ils exactement ? « Lorsque la température est élevée, sans cellule de l'autre côté, la tôle se dilate localement et crée une bosse, " dit Dehoux. " Quand la température diminue - une cellule est sondée - le profil de la feuille revient à la normale. Nous sommes capables de détecter cet effet avec un deuxième faisceau laser qui est dévié par le mouvement de la surface inférieure, ce qui nous donne une sensibilité sans précédent."

Chaque partie de la cellule absorbe la chaleur différemment, grâce aux inhomogénéités de ses propriétés thermiques. « Cela nous permet de voir à travers la tôle et de produire une image thermique de la cellule, " il ajouta.

Alors que de nombreuses modalités existantes exploitent les différences de propriétés optiques pour les cellules d'image, la plupart utilisent un marquage fluorescent pour augmenter le contraste. De telles images révèlent la structure et la composition moléculaire de la cellule, mais ne fournissent aucun détail utile sur ses propriétés thermiques.

L'importance du modèle de l'équipe est qu'il fournit une image d'une seule cellule avec une résolution micrométrique via un contraste basé sur les propriétés thermiques de la cellule. "Avant maintenant, aucune image de ce type n'a jamais été produite - c'est comme regarder des cellules avec des lunettes de vision nocturne, " a souligné Dehoux.

Au niveau des candidatures, l'équipe espère que leur technique pourra servir de nouvel outil pour effectuer une analyse histologique et détecter les cellules malades dans des échantillons de tissus de patients. "Cela pourrait également révéler de nouvelles informations sur le comportement des cellules car nous pourrons les observer avec un nouveau contraste, " dit Dehoux.

Quelle est la prochaine étape pour l'équipe ? Comme c'est la première fois que des images de cette nature sont produites, la technique pourrait utiliser un peu plus d'optimisation. "En particulier, nous souhaitons améliorer son temps d'acquisition et sa sensibilité pour permettre l'observation des cellules en temps réel, " Dehoux a noté. "Nous aimerions également tester l'effet des médicaments anticancéreux sur les propriétés thermiques des cellules pour voir si de nouvelles stratégies thermiques peuvent être définies pour arrêter le cancer."