Etude de l'électroperméabilisation d'une cellule unique

Qu'est-ce que l'électroperméabilisation?

La membrane cellulaire est constirué d'une bicouche lipidique, comme indiqué sur le schéma. De plus, les cellules maintiennent à l'aide des protéines échangeuses d'ions une différence de potentielle de l'ordre de 40mV entre l'intérieure et l'extérieurede la cellule, en maintenant un gradien d'ions K+ et Na+.

En appliquant un champ éléctrique, la membrane voit son potentiel modifiée. Les têtes polaires des tensioactifs membranaires sont aussi affectées par la présence du champ. L'effet principale du champ éléctrique est de créer deux zones plus "fragile". (En fait les processus de l'electroperméabilisation à l'échelle des molécules sont mals connus.)

L'expérience présentée ci après est remarquable. Des cellules sont placés dans un milieu contenant une molécule qui ne fluoresce (emet de la lumière) qu'au contact de l'ADN. Les cellules sont soumises à un champs électrique. Lorsque l'on regarde en fluorescence le milieu (imagede gauche), les cellules sont visibles. L'explication est la suivante: lors de l'application du champs électrique, les cellules ont été perméabilisées et la molécule est rentrée dans la cellule jusqu'à l'ADN de la cellule. La molécule est alors susceptible de fluorescer.

La problématique du laboratoire.

Les personnels travaillant sous la direction du Dr. Lluis Mir étudient les divers effets des champs électriques, sur des cellules isolées, ou sur des tissus vivants. L'objectif est de mieux maîtriser les paramètres des impulsions électriques utilisées. En effet des impulsions trop intenses tuent les cellules. Au contraire des impulsions trop faibles ne permettent pas de perméabiliser les cellules. De plus tous les tissus ne réagissent pas de la même manière.

Cette technique est aussi très utilisée afin d'injecter de l'ADN dans les cellules. En effet l'ADN est aussi chargé électriquement et il est sensible au champ électrique.

Un grand nombre de ces résultats sont protégés par des brevets, publics (CNRS...) ou privés (Aventis Pharma...).

La méthode expérimentale employée.

Durant le stage, j'ai utilisé une chambre de manipulation pour cellule unique. Les contraintes lors de ce type de manipulation sont grandes. Une cellule est piégée sur une membrane isolante au niveau d'un trou de diamètre 4µm à l'aide d'une faible différence de pression entre les deux compartiment de la chambre. Les électrodes qui délimitent la chambre sont semiconductrices et sont transparentes. Ainsi il est possible de suivre visuellement la cellule lors de l'électroperméabilisation, comme le montre la photo ci contre.

Les points forts de ce stage.

Lors de ce stage, j'ai découvert divers aspects de la biologie et de la médecine. Ce stage m'a permis de comprendre toutes les difficultés rencontrées lors de l'élaboration de nouveaux traitements.

De plus les données issues de cellules différentes sont très différentes d'où de sdifficultés à corréler les résultats. Ce stage m'a donc permi d'approfondir les méthodes d'étude statistique. De tels études sont aussi impotantes pour déterminer l'efficacité d'un médicament ou les risques de cancer liés à des comportements à risque.

Pour developper le sujet:

Le site du laboratoire à Villejuif ainsi que le site dédié au projet européen Cliniporator.

Le site du Pr. Rubinsky de Berkeley qui avait concu la chambre d'électroperméabilisation.