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Des scientifiques japonais ont inventé un colorant qui émet une lumière au niveau du proche infrarouge, qui peut être utilisé pour étudier la dynamique des organismes vivants, des tissus, des cellules et des molécules. Leur recherche a été publiée dans Angewandte Chemie International Edition.

Un agent colorant pour étudier les organismes vivants

L’imagerie par fluorescence est une technique où une protéine ou un organite cellulaire spécifique est marqué avec une sonde fluorescente, ce qui permet de visualiser les processus et les structures dans les organismes sous un microscope. Bien que de nombreux agents de marquage fluorescents, tels que les protéines fluorescentes et les petites molécules organiques fluorescentes, aient été développés, la plupart d’entre eux nécessitent un éclairage dans la région visible du spectre lumineux.

Les inconvénients de l’utilisation de la lumière visible proviennent de l’énergie élevée de ces sources d’éclairage, qui peuvent endommager les échantillons vivants lors d’une imagerie prolongée. De plus, lorsque les échantillons sont excités par la lumière visible, l’autofluorescence à partir des échantillons eux-mêmes a tendance à interférer avec les signaux provenant des sondes fluorescentes. et si la lumière visible ne pénètre pas profondément dans les tissus biologiques, cela limite la profondeur de l’imagerie.

Une longueur d’onde moins dommageable 

Pour surmonter ces limitations, des chercheurs de l’université de Nagoya, de RIKEN et de l’université d’Ehime au Japon ont mis au point un colorant fluorescent photostable émettant dans le proche infrarouge appelé PREX 710 (colorant xanthénique photorésistant pouvant être excité à 710 nanomètres). Le rayonnement NIR, qui a une longueur d’onde plus longue et donc moins d’énergie que la lumière visible, est moins dommageable pour les tissus vivants.

L’équipe a démontré que le PREX 710 pouvait être utilisé pour l’imagerie fluorescente à molécule unique dans des conditions physiologiques. La photostabilité élevée du PREX 710 permet de procéder à une imagerie à plusieurs reprises et ses propriétés spécifiques d’absorption / émission de lumière dans la région NIR permettent une imagerie multicolore lorsqu’elle est utilisée avec d’autres colorants fluorescents.

Une imagerie en 3D

De plus, en reliant l’ester du PREX 710 NHS au dextran polysaccharidique, les chercheurs ont réussi à réaliser une imagerie tridimensionnelle profonde in vivo des vaisseaux sanguins chez les souris. Cela fut rendu possible en raison de la grande stabilité chimique du PREX 710 dans la circulation sanguine, ainsi que de la capacité du rayonnement NIR à pénétrer dans les tissus biologiques.

«Nous avons été heureux de démontrer que le PREX 710 et ses dérivés sont des outils utiles pour l’investigation de la dynamique des organismes vivants, des tissus, des cellules et des molécules», a déclaré le professeur associé Masayasu Taki de l’Université de Nagoya.

D’autres agents fluorescents

«Nous travaillons actuellement au développement d’autres agents de fluorescence NIR qui pourraient être utilisés pour la coloration de protéines spécifiques, ainsi que pour examiner plus en profondeur les structures et les processus vivants. Nous espérons que cela conduira à la visualisation et à l’élucidation de divers phénomènes dans les systèmes vivants. »

Source : Nagaya University