Une molécule fluorescente dont la luminosité dépend de la vitesse à laquelle elle peut tourner aide les chercheurs à mesurer la viscosité du fluide à l'intérieur des différentes parties d'une cellule.

"Il y a beaucoup d'intérêt dans le domaine biophysique pour développer des sondes chimiques qui peuvent être utilisées pour caractériser l'environnement à l'intérieur d'une cellule ou de tout type de compartiment biologique, " dit Peter Bond, de l'Institut de bioinformatique d'A*STAR.

Des chercheurs du Royaume-Uni et de Singapour, y compris des scientifiques d'A*STAR tels que l'équipe de Bond qui a dirigé le volet informatique du projet, ont modélisé, développé et testé une molécule comprenant deux parties; une sonde génétique conçue pour se loger sur des protéines particulières, elle peut donc être dirigée vers n'importe quel endroit d'une cellule où se trouve la protéine; et un rotor moléculaire - une molécule fluorescente dont la fluorescence dure plus longtemps, plus il tourne lentement. Les chercheurs d'A*STAR ont simulé les performances de cette molécule dans différents microenvironnements à des échelles de millionièmes voire de milliardièmes de mètre.

La microviscosité fait référence à la viscosité, ou épais, le fluide est notamment des parties d'une cellule. Étant donné que le contenu des cellules est mobile dans un environnement liquide, la microviscosité peut avoir un impact majeur sur la façon dont les protéines et les molécules biologiques interagissent et communiquent entre elles. "Ces protéines sont affectées par des interactions entre elles, et par des différences locales dans les osmolytes et autres petites molécules, comme les nutriments, " dit Bond.

Pour mesurer la microviscosité à l'intérieur d'une cellule, les chercheurs devaient d'abord comprendre la dynamique du comportement de cette sonde dans des environnements de viscosités différentes. À l'aide de simulations informatiques de liquides, ils ont pu montrer que lorsque la viscosité de la solution augmentait, la vitesse de rotation de la sonde a diminué et sa fluorescence a changé de manière mesurable.

Pendant ce temps, leurs collègues du Royaume-Uni menaient des expériences dans des cellules et ont trouvé des résultats très similaires. En utilisant la sonde de microviscosité nouvellement développée, les chercheurs ont pu étudier comment les mitochondries, les centrales électriques de la cellule, réagir aux changements environnementaux. Ils ont découvert que l'intérieur des mitochondries maintenait des conditions de viscosité stables même face à de grands changements dans les concentrations d'électrolytes externes et la viscosité.

On pense que la microviscosité joue un rôle important dans des maladies telles que la maladie d'Alzheimer, avec des preuves suggérant que la microviscosité à l'intérieur des cellules du cerveau peut changer à mesure que la maladie progresse.

« Si nous pouvions comprendre des facteurs tels que la microviscosité, ainsi que de comprendre les mécanismes biologiques de base, nous pouvons développer de nouvelles approches pour traiter les maladies, " dit Bond.