Sera-t-on un jour capable de manipuler nos cellules en les éclairant ? L’idée paraît saugrenue, mais n’est pourtant pas irréalisable. Dans une étude récente, une équipe américaine a réussi à faire migrer des cellules avec de la lumière. Cette technologie permettrait de diriger d’autres fonctions cellulaires, comme le battement des cellules cardiaques.

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    Les globules blancs possèdent des récepteurs membranaires qui leur permettent de sentir une zone en danger, et donc de migrer vers ce lieu. © Anne Weston, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

    Les globules blancs possèdent des récepteurs membranaires qui leur permettent de sentir une zone en danger, et donc de migrer vers ce lieu. © Anne Weston, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

    Les cellules de notre organisme sont sensibles à leur environnement. Elles peuvent en effet percevoir le monde qui les entoure et réagir à d'éventuels changements. Pour ce faire, elles possèdent des récepteurs membranaires qui leur permettent de détecter différents signaux tels que la lumièrelumière, la présence d'hormones et la concentration de diverses moléculesmolécules. Une fois ces informations intégrées, la cellule répond alors de façon appropriée.

    En introduisant des récepteurs photosensibles dans des cellules immunitaires, une équipe de recherche de la Washington University à Saint-Louis a réussi à faire migrer ces cellules grâce à la lumière. Ces résultats sont publiés dans la revue Pnas.


    Deux cellules immunitaires (en rouge) se dirigent vers la lumière (cadre rouge). La fonction de migration cellulaire a été modifiée, puisque les cellules reçoivent une information différente via leur couplage avec un récepteur sensible à la lumière, appelé opsine. © kwmu, YouTube

    Pour réaliser cette prouesse, les auteurs ont utilisé des récepteurs membranaires appelés opsines. Ces dernières sont présentes dans les cellules oculairesoculaires et forment une classe de protéines capables de réagir à l'énergieénergie lumineuse. Elles font partie de la famille des récepteurs couplés aux protéines G. Les cellules immunitaires, quant à elles, possèdent des récepteurs de la même famille, leur permettant de sentir la présence d'agents infectieux et de se diriger dans leur direction. En remplaçant les récepteurs des globules blancs par des opsines, l'équipe a pu modifier le signal : les cellules immunitaires ne se déplacent plus vers un lieu infectieux, mais vers la lumière. La vidéo ci-dessus illustre ce résultat : deux cellules immunitaires, en rouge, se déplacent vers la lumière symbolisée par le cadre rouge.

    Faire migrer des cellules avec de la lumière

    Et l'expérience ne s'arrête pas là, la lumière peut également diriger le mouvementmouvement de cellules nerveuses. Encore mieux : dans une étude complémentaire, la même équipe montre que d'autres processus cellulaires peuvent être contrôlés par la lumière. Les chercheurs sont en effet parvenus à faire pousser des ramifications cellulaires aux neurones en les éclairant !

    Les applicationsapplications de cette technologie sont multiples. De nombreux récepteurs sont présents dans la membrane des cellules et contrôlent un grand nombre de voies biologiques différentes. En les remplaçant par des opsines, les chercheurs pourraient commander d'autres fonctions cellulaires, telles que la sécrétion d’insuline et le battement des cellules cardiaques. Ces résultats renforcent les espoirs quant à l'utilisation thérapeutique de la lumière.