Des chercheurs américains montrent comment la lumière peut être utilisée pour traiter les cancers

Il s’agit de corriger un dysfonctionnement mitochondrial.

• Les mitochondries de la cellule peuvent fusionner et se diviser selon les besoins.
• L’optogénétique permet aux chercheurs de contrôler les fonctions biologiques à l’aide d’une source lumineuse.
• À l’aide de protéines végétales, les chercheurs ont pu contrôler la fusion et la fission des mitochondries.

Une collaboration de chercheurs de diverses universités américaines a démontré comment des protéines activées par la lumière pourraient un jour être utilisées pour traiter des maladies comme le cancer, selon un communiqué de presse.

L’optogénétique est un domaine scientifique relativement nouveau dans lequel les chercheurs surveillent et contrôlent les fonctions biologiques d’une cellule ou d’un tissu en utilisant des techniques de génie génétique et un système optique. En théorie, ce domaine pourrait permettre aux chercheurs de contrôler votre esprit, mais comme les chercheurs du monde réel sont davantage préoccupés par la résolution de problèmes, il est plus probable que vous entendiez parler de cette technologie pour traiter des maladies.

Lorsque des chercheurs de l’université de Cincinnati, de l’université de l’Illinois Urbana-Champaign et de l’université de Buffalo se sont réunis, ils ont décidé d’utiliser cette technologie pour étudier les maladies causées par le dysfonctionnement des mitochondries.

Quelles maladies les mitochondries peuvent-elles provoquer ?

Les mitochondries sont des organites présents à l’intérieur de la cellule qui produisent l’énergie nécessaire à l’exécution des fonctions cellulaires. En tant que centrale électrique de la cellule, le rôle des mitochondries est très important. La cellule les possède en nombre abondant et peut même les fusionner ou les séparer en fonction de ses besoins.

Des centaines de mitochondries peuvent se réunir et former un grand organite grâce au processus appelé fusion. En cas de besoin, ces organites peuvent également se diviser davantage en parties plus petites dans un processus appelé fission et maintenir un équilibre sain à l’intérieur de la cellule.

Lorsque les mitochondries sont dysfonctionnelles, les processus de fusion et de fission sont également affectés, ce qui peut conduire à des maladies comme la démence et le cancer, où le nombre de mitochondries est loin d’être normal. Récemment, nous avons fait état d’une autre étude dans laquelle des chercheurs ont traité un type de cancer mortel en restaurant le nombre de mitochondries dans les cellules tumorales.

Quel rôle joue l’optogénétique ?

Des recherches antérieures ont montré qu’un autre organite cellulaire appelé lysosome facilite le processus de fission des mitochondries. Lorsqu’un lysosome entre en contact avec une mitochondrie, il agit comme une paire de ciseaux et la divise.

Les chercheurs ont utilisé des protéines sensibles à la lumière que l’on trouve dans les plantes et les ont fixées aux organelles d’une cellule animale. Comme ces protéines réagissent à la lumière, elles peuvent également être utilisées pour contrôler l’interaction entre les organites.

Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé deux protéines végétales distinctes et les ont fixées aux mitochondries et aux lysosomes des cellules souches. Grâce à la lumière bleue, les protéines végétales ont été activées et se sont liées les unes aux autres pour former une nouvelle protéine. Pendant ce temps, le lysosome est entré en contact avec les mitochondries et les a coupées, réalisant ainsi le processus de fission.

Ce processus pourrait être utile dans les cas où les mitochondries ont fusionné en un seul grand organite et où leur nombre doit être rétabli dans la cellule. Le processus étant activé par la lumière, il est possible de cibler des cellules spécifiques sans affecter les cellules saines avoisinantes. Actuellement, la fission mitochondriale est obtenue par d’autres procédés qui nécessitent l’utilisation d’agents toxiques et de produits chimiques.

Pour les cellules cancéreuses, les chercheurs peuvent continuer à découper les mitochondries jusqu’à ce qu’il ne reste plus rien pour produire de l’énergie pour les cellules.

L’équipe de recherche travaille également sur les moyens d’utiliser la même technique pour réaliser le processus de fusion. Des efforts sont également en cours pour utiliser des lumières de différentes couleurs, comme le vert et le rouge, ainsi que l’infrarouge, qui seront nécessaires pour pénétrer les tissus humains. “Une couleur fait se rapprocher les organites, tandis que l’autre les sépare. De cette façon, nous pouvons contrôler précisément leurs interactions”, a déclaré Kai Zhang, professeur associé à l’université de l’Illinois Urbana-Champaign.

Les résultats de l’étude ont été publiés dans Nature Communications.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche