Une nouvelle ère dans la recherche sur les chromosomes
Traditionnellement, la recherche sur les chromosomes implique l’isolement et la préparation de chromosomes en métaphase à partir de cellules mitotiques. Cependant, ce processus ne convient pas aux expériences in vitro, car les chromosomes sont fixes, empêchant l’étude de leur dynamique.
Un dispositif microfluidique pour isoler et étudier les chromosomes
Pour aborder ce problème, le projet CHROMAVISION, financé par l’UE, a développé une plateforme pionnière de manipulation et d’imagerie chromosomique qui permet l’étude de chromosomes individuels à partir d’échantillons cellulaires à l’aide d’un microscope à super-résolution. «Notre instrument permet, pour la première fois, l’étude détaillée en temps réel de la structure des chromosomes en métaphase et de leurs protéines associées», explique le professeur Gijs Wuite, coordinateur du projet. L’instrument de CHROMAVISION combine la microfluidique d’un laboratoire sur puce, des pinces optiques multi-pièges et la microscopie à fluorescence et à super-résolution. Il est possible de saisir des chromosomes individuels en attachant des billes de taille micrométrique aux extrémités du chromosome en métaphase et en tenant ces billes avec deux pinces optiques. Ces billes servent à maintenir le chromosome en une position fixe dans la chambre du dispositif microfluidique et même à étirer les chromosomes en séparant les billes. En outre, cet instrument permet d’utiliser des rayons laser pour analyser les chromosomes, fournissant ainsi des informations sur la position des protéines associées ayant été marquées avec des fluorophores. En combinant les images des positions de plusieurs protéines essentielles qui constituent l’échafaudage d’un chromosome en métaphase, les scientifiques peuvent obtenir une carte 3D de la manière dont le chromosome est construit. Les partenaires du projet ont généré un prototype prêt pour la production, qu’ils ont envoyé à plusieurs laboratoires à des fins d’essai. Ce prototype apporte à l’imagerie moléculaire à super-résolution de l’ADN du chromosome la capacité de tester l’élasticité d’un chromosome en métaphase et d’observer des protéines spécifiques à l’intérieur du chromosome.
Les avantages et les perspectives d’avenir de CHROMAVISION
Selon le professeur Wuite, l’accomplissement le plus important du projet a été «le développement d’un seul instrument capable d’isoler, de tenir et d’obtenir des images des chromosomes en métaphase à l’intérieur des cellules, et ce, à super-résolution». Il insiste sur le fait que cela n’aurait pas été possible sans le travail ardu et la collaboration fructueuse des cinq équipes de recherche distinctes issues de trois pays. Le plus grand avantage de l’instrument CHROMAVISION, par rapport aux solutions actuelles, est sa capacité à utiliser des chromosomes en métaphase non fixes pour des études de manipulation et d’imagerie. Cela permet aux chercheurs d’observer les aspects dynamiques des chromosomes, comme le mouvement des protéines et/ou l’étirement des chromosomes. L’instrument facilite également l’imagerie des interactions entre les protéines et l’ADN à une échelle moléculaire et en temps réel, dans des conditions presque physiologiques. Le professeur Wuite est convaincu que la plateforme CHROMAVISION repoussera les limites du possible dans le domaine de la microfluidique et de la microscopie à super-résolution et alimentera les prochaines décennies d’études sur les chromosomes. L’instrument permettra de relever des défis essentiels dans la recherche fondamentale et clinique sur les chromosomes, se traduisant potentiellement par des découvertes révolutionnaires. L’amélioration de l’imagerie et de la compréhension des mécanismes chromosomiques renforcera nos connaissances de l’étiologie des maladies humaines et contribuera à la découverte de médicaments. D’un point de vue clinique, l’instrument CHROMAVISION devrait faciliter le diagnostic et le suivi de l’hétérogénéité du cancer. Les partenaires ont assuré le financement futur en vue d’améliorer les résultats de l’analyse des chromosomes qui est adaptée aux analyses d’échantillons de patients.
Mots‑clés
CHROMAVISION, chromosome en métaphase, microfluidique, billes, super-résolution, microscopie, cancer, dynamique, pinces optiques, prototype, fluorophore