Une antenne qui fonctionne comme une radio bidirectionnelle
Comme une radio bidirectionnelle qui peut à la fois recevoir et émettre des ondes radio, la nanoantenne fluorescente reçoit la lumière sous la forme d’une couleur ou longueur d'onde et, selon le mouvement de la protéine qu'elle détecte, elle renvoie la lumière dans une autre couleur, que les chercheurs peuvent distinguer.
L'une des principales innovations de ces nanoantennes est que la partie réceptrice de l'antenne est également utilisée pour repérer la surface moléculaire de la protéine étudiée par une interaction moléculaire.
«L'un des principaux avantages de l'utilisation de l'ADN pour concevoir ces nanoantennes est que la chimie de l'ADN est relativement simple et programmable», souligne Scott Harroun, doctorant en chimie à l'UdeM et premier auteur de l'étude.
«Les nanoantennes à base d'ADN peuvent être synthétisées avec différentes longueurs et flexibilités pour optimiser leur efficacité, poursuit-il. On peut facilement attacher une molécule fluorescente à l'ADN, puis fixer cette nanoantenne fluorescente à une nanomachine biologique, comme une enzyme [qui est une sorte de catalyseur à l’échelle nanométrique].»
En réglant soigneusement les paramètres de la conception de la nanoantenne, l’équipe d’Alexis Vallée-Bélisle a créé une antenne de cinq nanomètres de long qui produit un signal distinct lorsque la protéine remplit sa fonction biologique.
Les nanoantennes fluorescentes ouvrent de nombreuses voies passionnantes en biochimie et en nanotechnologie, estiment les scientifiques: «Par exemple, nous avons pu détecter, en temps réel et pour la première fois, la fonction de l'enzyme phosphatase alcaline avec une variété de molécules biologiques et de médicaments, illustre Scott Harroun. Cette enzyme est associée à de nombreuses maladies, notamment plusieurs cancers et des inflammations intestinales.»
«En plus de nous aider à comprendre comment les nanomachines naturelles fonctionnent ou pourquoi elles fonctionnent mal, entraînant ainsi des maladies, cette nouvelle méthode pourrait favoriser la découverte de nouveaux médicaments prometteurs et guider les nano-ingénieurs dans la mise au point de nanomachines améliorées», précise Dominic Lauzon, coauteur de l'étude et doctorant en chimie à l'UdeM.
«Ce qui nous enthousiasme le plus, c'est de réaliser que de nombreux laboratoires dans le monde, équipés de spectrofluoromètres classiques, pourraient facilement utiliser ces nanoantennes», conclut le professeur Vallée-Bélisle.
