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L’échographie peut révéler une fuite valvulaire, exposer un tendon déchiré et donner aux parents un instantané précoce de leur bébé dans l’utérus. Maintenant, des chercheurs ont montré que l’échographie permet également de déterminer si certains gènes sont activés chez l’animal – un exploit qui pourrait un jour aider les chercheurs à tout explorer, de la croissance tumorale à la fonction des cellules nerveuses.

L’échographie pour voir des gènes

« Cela pourrait ouvrir une toute nouvelle façon d’envisager la régulation des gènes », dit le physicien biomédical Michael Kolios de l’Université Ryerson de Toronto, au Canada, qui n’était pas lié à cette étude.
Les cellules activent et désactivent continuellement les gènes. Pour mettre en évidence cette activité – ou expression – des cellules, les chercheurs peuvent les modifier génétiquement de sorte que, lorsqu’elles activent des gènes particuliers, elles produisent également des protéines fluorescentes comme la protéine fluorescente verte (GFP). Bien que cette approche fonctionne bien pour les cellules dans des plats de culture, la lumière de ces protéines ne voyage pas loin dans le corps, ce qui rend difficile le suivi de l’activité des gènes dans les tissus et les organes.
Les ultrasons, qui produisent des images en faisant rebondir des ondes sonores à haute fréquence sur des structures du corps, pourraient fournir une solution, dit l’ingénieur chimiste Mikhail Shapiro du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Cette technique est non invasive, ajoute-t-il, et « très efficace » pour scruter en profondeur les tissus.

Ils ont utilisé des bactéries aquatiques qui fabriquent des bulles d’air microscopiques

Mais les cellules individuelles sont trop petites pour être distinguées avec la plupart des fréquences ultrasonores. C’est pourquoi Shapiro et ses collègues se sont tournés vers les bactéries aquatiques qui fabriquent des bulles d’air microscopiques qui reflètent les ondes sonores. À l’intérieur des cellules, ces bulles augmentent le nombre d’ondes sonores qui rebondissent vers l’appareil à ultrasons, rendant les cellules détectables.
L’an dernier, une équipe comprenant Arash Farhadi, un bio-ingénieur chez Shapiro et Caltech, a inséré 11 gènes pour produire des sphères remplies de gaz dans les bactéries intestinales, puis a injecté des microbes modifiés dans les intestins des souris. À l’aide d’une petite sonde à ultrasons, les scientifiques ont pu localiser des groupes de bactéries dans les intestins de ces animaux.
Il s’est avéré plus délicat de faire fonctionner la même technique dans des cellules de mammifères plutôt que dans des bactéries. Les gènes bactériens fonctionnent différemment de ceux des animaux, et il est difficile d’insérer autant de gènes bactériens dans les cellules des mammifères et de les faire fonctionner de concert.
Par exemple, plusieurs gènes bactériens partagent souvent un promoteur, une séquence d’ADN qui fonctionne comme un interrupteur, mais chaque gène de mammifère a le sien. Farhadi, Shapiro et leurs collègues ont découvert plusieurs solutions de rechange. Ils ont découvert qu’en cousant plusieurs gènes bactériens avec une protéine d’un virus, ils pouvaient amener les cellules des mammifères à activer les gènes en utilisant un promoteur.

Les cellules sont apparues sur l’échographie

L’insertion de neuf gènes bactériens pouvait induire des cellules rénales humaines dans un plat pour produire les sphères de gaz. Les cellules contenant ces capsules sont apparues sur l’échographie, alors que les cellules témoins ne l’ont pas fait, rapportent les scientifiques dans Science.
Pour vérifier si les cellules sont visibles chez un animal, les chercheurs ont transféré les gènes dans des cellules rénales humaines modifiées viralement qu’ils ont ensuite injectées à des souris. Ces cellules ont fait germer des tumeurs chez les rongeurs. Lorsque les chercheurs ont visualisé les tumeurs avec le GFP, elles sont apparues sous forme de taches vertes.
L’échographie a fourni une image plus précise, montrant que seules les cellules au bord des tumeurs avaient activé les gènes générateurs de bulles. « On peut voir cette belle forme d’expression chez les animaux « , dit Farhadi.
« C’est une excellente façon de sonder l’expression des gènes dans les cellules « , explique Gregory Czarnota, radio-oncologue au Sunnybrook Health Sciences Centre, à Toronto.

Résoudre quelques problèmes

Mais lui et d’autres scientifiques s’entendent pour dire que les chercheurs doivent résoudre quelques problèmes pour que cette technique soit largement utile. Par exemple, l’approche de l’équipe en matière de génie génétique est complexe, affirme le neuroscientifique Sreekanth Chalasani du Salk Institute for Biological Studies de San Diego, Californie. « J’adorerais l’utiliser aujourd’hui », dit-il. « S’il y avait un moyen plus simple de mettre ces gènes, je le ferais. »
Source : Science
Crédit photo : Pixabay