Bien que les nanoparticules magnétiques soient de plus en plus utilisées en imagerie cellulaire et en bio-ingénierie tissulaire, ce qui leur arrive dans les cellules souches à long terme n'a pas été documenté. Chercheurs du CNRS, la Sorbonne Université, et universités Paris Diderot et Paris 13, ont montré une dégradation importante de ces nanoparticules, suivi dans certains cas par les cellules « re-magnétisantes ». Ce phénomène est le signe d'une biosynthèse de nouvelles nanoparticules magnétiques à partir de fer libérées dans le milieu intracellulaire par la dégradation des premières nanoparticules. Publié dans PNAS le 11 février 2019, ce travail peut expliquer la présence d'un magnétisme « naturel » dans les cellules humaines, et aider à envisager de nouveaux outils pour la nanomédecine, grâce à ce magnétisme produit par les cellules elles-mêmes.

Les nanoparticules magnétiques sont au cœur de la nanomédecine d'aujourd'hui :elles servent d'agents de diagnostic en imagerie, agents anticancéreux thermiques, agents de ciblage de médicaments, et les agents d'ingénierie tissulaire. La question de leur sort en cellule, après avoir accompli leur mission thérapeutique, n'était pas bien compris.

Pour suivre le parcours de ces nanoparticules dans les cellules, chercheurs du Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et du Laboratoire de Recherche Vasculaire Translationnelle (INSERM/Université Paris Diderot/Université Paris 13), en collaboration avec des scientifiques de Sorbonne Université1 ont développé une approche originale du nanomagnétisme dans le vivant :ils ont d'abord incorporé des nanoparticules magnétiques in vitro dans des cellules souches humaines. Ils les ont ensuite laissés se différencier et se développer pendant un mois, de les observer à long terme dans l'environnement intracellulaire et de suivre leurs transformations.

En suivant "l'empreinte magnétique" de ces nanoparticules dans les cellules, les chercheurs ont montré qu'elles étaient d'abord détruites (baisse de l'aimantation cellulaire) et libéraient du fer dans le milieu intracellulaire. Prochain, ce fer "libre" était stocké sous forme non magnétique dans la ferritine, la protéine responsable du stockage du fer, ou servi de base pour la biosynthèse de nouvelles nanoparticules magnétiques au sein de la cellule.

Ce phénomène est connu pour se produire chez certaines bactéries, mais une biosynthèse comme celle-ci n'avait jamais été démontrée dans des cellules de mammifères. Cela pourrait expliquer la présence de cristaux magnétiques chez l'homme, observé dans les cellules de divers organes, en particulier le cerveau. De plus, ce stockage de fer sous forme magnétique pourrait aussi être un moyen pour la cellule de se « détoxifier » sur le long terme pour contrer l'excès de fer. Du point de vue de la nanomédecine, cette biosynthèse ouvre une nouvelle voie vers la possibilité d'un marquage magnétique purement biologique dans les cellules.