L'électricité est un ingrédient clé dans les corps vivants. Nous savons que les différences de tension sont importantes dans les systèmes biologiques; ils entraînent les battements du cœur et permettent aux neurones de communiquer entre eux. Mais pendant des décennies, il n'était pas possible de mesurer les différences de tension entre les organites - les structures enveloppées de membrane à l'intérieur de la cellule - et le reste de la cellule.

Une technologie pionnière créée par les scientifiques d'UCicago, cependant, permet aux chercheurs d'examiner les cellules pour voir combien d'organites différents utilisent des tensions pour exécuter des fonctions.

« Les scientifiques avaient remarqué depuis longtemps que les colorants chargés utilisés pour colorer les cellules se coinçaient dans les mitochondries, " a expliqué l'étudiant diplômé Anand Saminathan, le premier auteur de l'article, qui a été publié dans Nature Nanotechnologie . "Mais peu de travaux ont été réalisés pour étudier le potentiel membranaire d'autres organites dans les cellules vivantes."

Le laboratoire Krishnan à UChicago est spécialisé dans la construction de minuscules capteurs pour voyager à l'intérieur des cellules et rendre compte de ce qui se passe, afin que les chercheurs puissent comprendre comment les cellules fonctionnent et comment elles se décomposent en cas de maladie ou de troubles. Précédemment, ils ont construit de telles machines pour étudier les neurones et les lysosomes, entre autres.

Dans ce cas, ils ont décidé d'utiliser la technique pour étudier les activités électriques des organites à l'intérieur des cellules vivantes.

Dans les membranes des neurones, il existe des protéines appelées canaux ioniques qui agissent comme des passerelles pour que les ions chargés entrent et sortent de la cellule. Ces canaux sont essentiels à la communication des neurones. Des recherches antérieures avaient montré que les organites ont des canaux ioniques similaires, mais nous n'étions pas sûrs des rôles qu'ils jouaient.

Le nouvel outil des chercheurs, appelé Voltair, permet d'approfondir cette question. Il fonctionne comme un voltmètre mesurant la différence de tension de deux zones différentes à l'intérieur d'une cellule. Voltair est construit à partir d'ADN, ce qui signifie qu'il peut entrer directement dans la cellule et accéder à des structures plus profondes.

Dans leurs études initiales, les chercheurs ont recherché des potentiels membranaires, une différence de tension à l'intérieur d'un organite par rapport à l'extérieur. Ils ont trouvé des preuves de tels potentiels dans plusieurs organites, tels que les réseaux trans-Golgi et les endosomes de recyclage, que l'on pensait auparavant n'avoir aucun potentiel de membrane.

"Je pense donc que le potentiel membranaire des organites pourrait jouer un rôle plus important - peut-être qu'il aide les organites à communiquer, " a déclaré le professeur Yamuna Krishnan, un expert en dispositifs moléculaires à base d'acide nucléique.

Leurs études ne sont qu'un début, les auteurs ont dit; Voltair offre aux chercheurs de nombreux domaines un moyen de répondre à des questions qu'ils n'ont même jamais pu poser. Il peut même être utilisé dans les plantes.

"Ce nouveau développement va au moins lancer des conversations, et peut même inspirer un nouveau domaine de recherche, " dit Saminathan.