(Phys.org) - Des chercheurs de l'Université de Lisbonne et du Centre hospitalier de Lisbonne Nord (Centro Hospitalar Lisboa Norte) ont mené une étude pilote qui a démontré comment la microscopie à force atomique (AFM) pouvait être utilisée comme outil de diagnostic non invasif pour le cœur chronique maladie. Leurs travaux sont publiés dans le récent numéro de Nature Nanotechnologie .

L'Organisation mondiale de la santé estime que 17,5 millions de personnes meurent chaque année de maladies cardiovasculaires. La cardiomyopathie ischémique est la cause la plus fréquente d'insuffisance cardiaque et s'accompagne généralement d'un mauvais pronostic pour les patients. L'insuffisance cardiaque chronique ischémique (ICC) survient lorsque le cœur ne peut pas recevoir suffisamment de sang, souvent en raison d'un blocage artériel ou de cicatrices de crises cardiaques. Parce que le CHF est si répandu, les chercheurs ont recherché des biomarqueurs pour indiquer le risque de réapparition du patient, y compris le diagnostic d'ICC ischémique versus non ischémique.

En utilisant les techniques de l'AFM et en s'appuyant sur leurs études antérieures sur la façon dont le fibrinogène, une protéine présente dans le plasma sanguin, se lie à la membrane cellulaire des érythrocytes (c. des globules rouges), Ana Filipa Guedes, Filomena A. Carvalho, Inès Malho, Nuno Lousada, Luis Sargento, et Nuno C. Santos ont observé des changements moléculaires qui se produisent chez les patients atteints d'ICC ischémique. Ces changements pourraient être utilisés pour évaluer le risque pour les patients et fournir des cibles potentielles pour la découverte de médicaments. Ils ont testé quinze patients atteints d'ICC ischémique, quinze avec CHF non ischémique, et quinze patients sains comme groupe témoin.

La microscopie à force atomique permet des études au niveau moléculaire car la taille de sa pointe de sonde est de l'ordre du nanomètre de diamètre. Dans cette étude, l'AFM a été utilisé pour étudier la force et la fréquence de liaison entre le fibrinogène et le récepteur αvβ3 sur la surface des érythrocytes ainsi que l'élasticité des érythrocytes via la profondeur de pénétration de la pointe.

La pointe AFM a été fonctionnalisée avec des molécules de fibrinogène et mise en contact avec les récepteurs à la surface des érythrocytes. La force de liaison a été trouvée par des mesures de force lorsque la pointe a été éloignée des sites récepteurs. Guèdes, et al. ont constaté que la force et la fréquence de liaison étaient différentes dans chaque type d'échantillon. Les patients atteints d'ICC ischémique ont montré la force de liaison la plus élevée, mais la fréquence de liaison la plus basse. L'ICC non ischémique était le suivant, suivi du groupe témoin, qui a montré la fréquence de liaison la plus élevée mais la force de liaison la plus faible entre le fibrinogène et le récepteur αvβ3.

Les érythrocytes sont connus pour changer de forme en fonction de leur environnement physiologique. Les érythrocytes changeront de forme lorsqu'une force de cisaillement élevée ou faible, ou débit, leur est appliqué. Cela aide les globules rouges à circuler en douceur et à ne pas se boucher. En outre, certaines maladies peuvent provoquer des changements dans la forme des érythrocytes. La capacité d'un érythrocyte à changer de forme dépend de l'élasticité de sa membrane.

Pour déterminer l'élasticité des érythrocytes, Guèdes, et al. regardé la profondeur de pénétration de la pointe AFM. Ils ont constaté que les globules rouges des patients atteints d'ICC non ischémique avaient une rigidité moyenne plus élevée que les cellules du groupe ischémique et du groupe témoin. Cependant, les globules rouges des patients atteints d'ICC ischémique avaient une profondeur de pénétration cellulaire plus élevée. Des études de viscosité ont également montré que les cellules des patients non ischémiques étaient plus élevées que celles des patients ischémiques et du groupe témoin. La rigidité cellulaire peut être l'une des raisons d'une incidence plus élevée d'événements cardiovasculaires dus à des caillots sanguins.

Finalement, les études AFM ont été corrélées avec les données cliniques des patients. Après douze mois, les patients qui avaient une force de liaison plus élevée entre le fibrinogène et le récepteur érythrocytaire étaient plus susceptibles d'être hospitalisés pour une complication cardiovasculaire que les deux autres groupes. Des études statistiques montrent une corrélation entre la force de liaison et l'hospitalisation au cours des douze prochains mois.

Bien qu'il ne s'agisse que d'une étude pilote avec un nombre limité de patients, les auteurs soulignent que ces résultats montrent que l'AFM est un nanooutil prometteur pour étudier l'interaction entre le fibrinogène et la liaison aux érythrocytes, qui peut être utilisé pour identifier les patients qui présentent un risque accru d'un événement cardiovasculaire ultérieur.

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