Institut Charles Sadron News

Voir dans Actualités CNRS CHIMIE

Les micronageurs artificiels sont des systèmes élaborés pour mimer et comprendre le comportement des micronageurs biologiques que sont les bactéries, les spermatozoïdes ou certaines algues. Une description précise des interactions physiques dictant le comportement de ces objets à l’approche d’interfaces comme les membranes cellulaires est essentielle. En effet, ce sont des candidats prometteurs pour réaliser des tâches complexes à l’échelle microscopique en milieu biologique, notamment dans le cadre d’applications médicales comme le transport de principes actifs.

Plusieurs obstacles freinent actuellement le développement d’applications réalistes pour ces objets dans des environnements biologiques. En particulier, la propulsion de ces micronageurs artificiels nécessite un carburant (très souvent le peroxyde d’hydrogène) qui peut altérer la santé des tissus biologiques et des cellules.

Florent Fessler et Antonio Stocco en collaboration avec une équipe de chimistes de la Technische Universität Dresden, proposent donc un nouveau système de propulsion. Ils ont ainsi réalisé l’autopropulsion de particules micrométriques de silice  partiellement recouvertes d’une couche nanométrique de cuivre, qui utilisent comme carburant du glucose en concentration physiologique et de la lumière visible. Mieux encore, le flux hydrodynamique généré par le mécanisme d’auto-propulsion de ces particules engendrent des interactions attractives avec les compartiments cellulaires modèles menant à la déformation de la membrane jusqu’à l’engloutissement complet du micronageur par celle-ci.

Leurs études combinant microscopie dite « en champ clair », microscopie de fluorescence, et confocale, ont permis d’identifier les différentes interactions physiques entre le micronageur et la membrane modèle qui mènent à l’endocytose, c’est-à-dire la pénétration du micronageur à l’intérieur de la cellule.

Ces résultats publiés dans la revue Soft Matter permettent de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux d’interaction entre un corps micrométrique actif et une membrane cellulaire, fournissant ainsi des pistes pour des nouvelles applications comme, par exemple, la vectorisation de médicaments.

Micronageur artificiel dit « Janus » (en blanc et ocre) approchant et déformant une vésicule lipidique géante (constituée de phospholipides ici à tête hydrophile bleue et à queues jaunes), système modèle pour une cellule. © Florent Fessler/Thibaud Fessler

L’illustration réalisée par Florent Fessler/Thibaud Fessler est à la une de le site web CNRS Chimie et dans le  bandeau du compte Twitter-X

Référence:

Florent Fessler, Martin Wittmann, Juliane Simmchen & Antonio Stocco, Autonomous engulfment of active colloids by giant lipid vesicles, Soft Matter 2024

https://hal.science/hal-04679998

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2024/sm/d4sm00337c

Contact:

Florent Fessler

Doctorant, Institut Charles Sadron (ICS)

florent.fessler@etu.unistra.fr

Antonio Stocco

Directeur de recherche CNRS, Institut Charles Sadron (ICS)

antonio.stocco@ics-cnrs.unistra.fr