Des motifs nanométriques en verre pour étudier la déformation des cellules
Des substrats transparents en 2D sont nécessaires pour étudier au microscope l’impact sur les cellules de la déformation de leur membrane. Des chercheurs et chercheuses du CNRS et de l’université de Montpellier ont développé une méthode pour produire de telles lamelles de silice à l’identique et en grandes quantités. Ces travaux, distingués par la couverture de la revue Small Science, ont notamment permis d’explorer le comportement des cellules dendritiques de notre système immunitaire.
Les cellules sont capables de ressentir la déformation de leur membrane, ce qui peut influencer leur fonctionnement. Par exemple, les cellules dendritiques du système immunitaire patrouillent dans notre corps à la recherche d’intrus et d’anomalies, et passent ainsi à travers des milieux biologiques qui exercent différentes pressions sur leur membrane. Ces déformations peuvent déclencher des signaux biochimiques nombreux et complexes, comme le recrutement, la réorganisation et le désassemblage de protéines. Lorsque les scientifiques veulent étudier ce phénomène, ils déposent des cellules sur des substrats en 2D dont les motifs déforment la membrane, puis observent les changements morphologiques avec des techniques d’imagerie. Il est cependant difficile de fabriquer des substrats qui soient à la fois identiques et disponibles en grandes quantités, ce qui est nécessaire pour multiplier les échantillons et les mesures jusqu’à un niveau statistiquement significatif. Des chercheurs et chercheuses de l’Institut d’électronique et des systèmes (IES, CNRS/Univ. Montpellier), de l’Institut de recherche en infectiologie de Montpellier (IRIM, CNRS/Univ. Montpellier) ont développé un procédé reproductible et à faible coût, grâce à la combinaison de la lithographie et de la chimie douce. Ils obtiennent ainsi des lamelles de silice (SiO2) aux motifs 2D et adaptées aux techniques avancées de microscopie. Elles leur ont notamment permis de mesurer comment la déformation de la membrane de cellules dendritiques humaines module leur réponse immunitaire.
Pour fabriquer ces substrats, les scientifiques ont appliqué une approche chimique en utilisant la méthode sol-gel. Une solution précurseur de silice est déposée sur une surface vierge, puis répartie sur toute sa surface en forme d’une couche mince par spin-coating, c’est-à-dire grâce à la force centrifuge. Un moule réutilisable vient ensuite imprimer des motifs en forme de piliers de moins d’un micromètre de hauteur. Le tout subit alors un traitement thermique qui va sécher et rétrécir le gel, donnant une forme finale réduite d’un tiers. Les substrats s’obtiennent ainsi en grandes quantités tout en restant identiques, à l’aide du moule. Ces résultats ont provoqué sur une forte demande de nombreux laboratoires internationaux, et les lamelles de silice sont désormais commercialisées sous le nom de FakirSlides par la société Idylle grâce à un transfert technologique. L’équipe, grâce au soutien de la Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires du CNRS (MITI) et du Conseil européen de la recherche (ERC), souhaite à présent adapter ces substrats à des capteurs plus avancés, comme des micro et nanosystèmes piezoélectromécaniques (MEMS et NEMS), afin qu’ils puissent effectuer des mesures physiques telles que le changement de masse d’une cellule. Des travaux sont également en cours sur la détection de virus émergents.
© Adrien Carretero
Références
Tuning the Immune Cell Response through Surface Nanotopography Engineering.
Raïssa Rathar, David Sanchez-Fuentes, Hugo Lachuer, Valentin Meire, Aude Boulay, Rudy Desgarceaux, Fabien P. Blanchet, Adrian Carretero-Genevrier, Laura Picas.
Small Science, 2024.
https://doi.org/10.1002/smsc.202400227