THÉRAPIE GÉNIQUE : Atteindre le noyau sans percer la membrane ?
« Imaginez que vous essayiez de percer un trou dans le jaune d'un œuf cru sans casser le blanc »,
écrivent ces biologistes moléculaires de l’Université de Californie - San Diego. Ils sont parvenus à réaliser l’impossible, en développant une technologie capable de relever ce même défi, mais tâche dans les cellules vivantes : un réseau de nanopiliers capable de percer le noyau d'une cellule, le compartiment qui abrite notre ADN, sans endommager la membrane externe de la cellule. Une avancée considérable pour le succès des thérapies géniques, documentée dans la revue Advanced Functional Materials.
Car ces nanopiliers créent de minuscules ouvertures, si minuscules, dans le noyau, qu’elles n’endommagent pas les cellules. La technique ouvre ainsi de nouvelles possibilités en thérapie génique, où le matériel génétique doit être délivré directement dans le noyau mais aussi en galénique, pour l'administration de médicaments et d'autres formes de médecine de précision.
Une nouvelle passerelle vers le noyau cellulaire,
c’est ainsi qu’est résumée cette avancée, par l’auteur principal, Zeinab Jahed, professeur de chimie et de nano-ingénierie à l’UC San Diego. Le chercheur rappelle que
« le noyau est impénétrable par conception ».
Sa membrane est une barrière hautement renforcée qui protège notre code génétique, ne laissant passer que des molécules spécifiques à travers des canaux étroitement contrôlés. « Il est quasiment impossible de faire entrer quoi que ce soit dans le noyau. L’administration de médicaments et de gènes à travers la membrane nucléaire reste un immense défi ».
Les méthodes actuelles pour accéder au noyau impliquent généralement l’utilisation d’une micro-aiguille pour percer physiquement à la fois le noyau et la cellule. Cependant, ces méthodes sont invasives et ne peuvent être utilisées que dans des applications à petite échelle.
L’étude aboutit à une solution innovante et non perturbatrice. Il s’agit d’un ensemble de nanopiliers, constitués de structures cylindriques à l’échelle nanométrique. Lorsqu’une cellule est placée au-dessus de ces nanopiliers, le noyau s’enroule autour des nanopiliers, provoquant la courbure de sa membrane. Cette courbure induite provoque à son tour la formation temporaire de minuscules ouvertures auto-obturantes dans la membrane nucléaire. La membrane externe de la cellule, quant à elle, reste intacte.
« Nous pouvons créer de manière sélective ces minuscules brèches temporaires dans la membrane nucléaire pour accéder directement au noyau, tout en laissant le reste de la cellule intact ».
Une première preuve de concept : ces premières expériences révèlent que des cellules contenant un colorant fluorescent dans leur noyau, placées sur les nanopiliers, laissent échapper un peu de colorant du noyau vers le cytoplasme mais ce colorant reste confiné à l’intérieur de la cellule. Ainsi, seule la membrane nucléaire, et non la membrane cellulaire, a été perforée. Cet effet est ensuite reproduit dans différents types de cellules, notamment les cellules épithéliales, les cellules du muscle cardiaque et les fibroblastes.
Préciser les mécanismes à l’œuvre : « Comprendre ces détails sera essentiel pour optimiser la plateforme en vue d’une utilisation clinique et garantir sa sécurité et son efficacité pour introduire du matériel génétique dans le noyau ».
Source: Advanced Functional Materials 2 Sept, 2024 DOI: 10.1002/adfm.202410035 Engineered Nanotopographies Induce Transient Openings in the Nuclear Membrane
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Cette actualité a été publiée le 22/01/2025 par