La mesure quantique pourrait révéler le flux d'ions à travers les membranes cellulaires

Les canaux ioniques jouent un rôle crucial dans le fonctionnement de toutes les cellules vivantes. Les canaux sont des protéines intégrées dans la membrane cellulaire qui agissent comme des pores, permettant à certains types de molécules et d'ions de passer à travers tout en bloquant d'autres.

Par conséquent, ils jouent un rôle important dans de nombreux processus biologiques dans lesquels des changements rapides se produisent dans les cellules, tels que la fonction cardiaque, l'activation des cellules T et la libération d'insuline par les cellules bêta du pancréas.

Il n'est donc pas surprenant que de nombreux travaux aient été consacrés au fonctionnement des canaux ioniques. Une technique consiste à insérer une cellule dans l'embout d'une seringue contenant l'ion à l'étude. Appliquez une tension à la cellule et le courant est une mesure du flux d'ions à travers la membrane cellulaire. Une autre technique consiste à mesurer le flux d'ions à travers une membrane cellulaire synthétique connue sous le nom de couche lipidique noire.

Ces deux techniques ont donné des informations intéressantes, mais demandez à un biologiste cellulaire à quel point elles sont précises, et il ou elle remuera les pieds et regardera le sol.

Désormais, une nouvelle technique promet de mettre toutes les autres dans l'ombre, déclarent Leonard Hall de l'Université de Melbourne en Australie et quelques camarades. L'idée est basée sur la vitesse à laquelle les spins électroniques décohère dans un atome d'azote à l'intérieur d'un nanodiamant. Ces dernières années, les physiciens sont devenus extrêmement enthousiastes à propos de ces lacunes d'azote, car elles sont facilement contrôlées à l'aide de micro-ondes ou de lumière. Ils sont également isolés de leur environnement par la matrice carbonée.

L'idée de Hall and co est de placer le nanodiamand sur la pointe d'un microscope à force atomique et de le déplacer à la largeur d'un cheveu d'un canal ionique dans une membrane cellulaire. Les spins des électrons dans la lacune d'azote sont ensuite mis dans un état particulier en les zapping avec une séquence d'impulsions micro-ondes.

Lorsque le canal s'ouvre, le flux d'ions à travers celui-ci génère un minuscule champ magnétique qui interagit avec le spin des électrons, provoquant leur décohère. Ceci peut être facilement contrôlé en recherchant la fluorescence produite par la lacune d'azote.

La technique devrait être capable de mesurer le flux d'ions à travers le canal avec une résolution de la microseconde, explique le groupe. Ce genre de précision est sans précédent. Et la beauté de celui-ci est que le nanodiamant ne touche ni n'interfère avec le canal qui peut fonctionner dans son environnement (plus ou moins) naturel.

Les biologistes cellulaires devraient revenir en arrière, mais ce sont les sociétés pharmaceutiques qui en profitent vraiment. Une grande partie des médicaments ciblent les canaux ioniques, donc savoir exactement quel effet ils ont devrait être une partie importante du processus de découverte de médicaments. La nouvelle technique pourrait rendre cela possible.

Pour le moment, le travail est à un stade théorique, étudiant la faisabilité de l'idée. Mais Hall et ses collègues disent que cela semble possible avec la technologie actuelle. Cela signifie qu'il ne devrait s'écouler que quelques mois avant de voir les premiers résultats.

Réf : arxiv.org/abs/0911.4539 : Surveillance de la fonction des canaux ioniques en temps réel grâce à la décohérence quantique

cacher