Des nanocapteurs pour étudier l'activité neuronale
Les membranes cellulaires séparent les fluides internes et externes, créant des gradients électriques et chimiques qui mènent aux processus de signalisation. Le glutamate est l'un des principaux neurotransmetteurs ou agents chimiques chargés de répartir les informations du système nerveux entre les cellules. Relier le glutamate aux membranes cellulaires peut provoquer des variations dans la tension membranaire (potentiel) signalant une activité neuronale. Des chercheurs soutenus par le financement du projet VSNS («Voltage-sensitive plasmon-resonant nanoparticles, novel nanotransducers of neuronal activity») ont cherché à mettre au point des nanocapteurs sensibles à la tension pour un suivi à long terme du potentiel de la membrane neuronale afin de surmonter les difficultés inhérentes à l'utilisation des colorants sensibles au potentiel transmembranaire («voltage sensitive dyes» en anglais) traditionnels. Ces technologies pourraient être à la base du développement de traitements pour les maladies neurodégénératives telles que l'Alzheimer. Les nanoparticules à résonance de plasmons sont des nanoparticules métalliques qui dispersent la lumière avec une remarquable efficacité en raison de la résonance collective (oscillation) des électrons de conduction du métal. Une série de nanoparticules et nanotubes à résonance plasmon avec variation de conductivité électrique agissant comme des nanocapteurs tensiosensibles ont été mis au point ainsi que des protocoles pour la liaison membranaire. Par ailleurs, l'équipe a conçu une méthode pour relier et détecter le glutamate neurotransmetteur en tant qu'indicateur d'une activité neuronale. Une spectroscopie simple des nanoparticules a permis d'obtenir une vue d'ensemble des processus fondamentaux en reliant les variations dans la résonance de plasmons des nanoparticules constituant la membrane aux mesures du potentiel de la membrane. En contrôlant simultanément le potentiel de la membrane neuronale et l'imagerie optique, les chercheurs ont étudié les nanocapteurs tensiosensibles reliés aux membranes dans des cultures de neurones et des coupes de tissu cortical. Enfin, un montage pour une microscopie en champ sombre associée à une microscopie par lentille thermique devrait être particulièrement utile pour étudier les variations en intensité, longueur d'onde et phase dans la dispersion de lumière générée par des nanoparticules/nanotubes liés aux neurones dans des préparations telles que des coupes de tissu qui produisent une dispersion importante. Les résultats du projet VSNS présentent un énorme potentiel pour l'étude des processus des maladies neurodégénératives et ouvrent la voie à de nouvelles applications dans le domaine de la biodétection et de l'optoélectronique.
