19.08.2022 - Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Suivi de l'activité des gènes dans les cellules vivantes

Biopsie cellulaire au lieu de la lyse cellulaire

Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'EPFL élargissent le domaine émergent de l'analyse unicellulaire grâce à une méthode révolutionnaire : Live-seq permet de mesurer l'activité de milliers de gènes dans une seule cellule sans avoir à l'isoler et à la détruire.

La biologie moderne cherche de plus en plus à comprendre pourquoi les cellules individuelles se comportent différemment. Depuis quelques années, la recherche fondamentale dispose de diverses méthodes de mesure très sensibles qui permettent une analyse spécifique des cellules individuelles. Cette analyse unicellulaire permet aux chercheurs de détecter des différences entre les cellules d'un groupe, de trouver des types de cellules rares et d'identifier des cellules malades - ce qui n'est pas possible avec des échantillons provenant de populations cellulaires mixtes.

Les scientifiques souhaitent de plus en plus savoir quels gènes sont activés ou désactivés dans une cellule spécifique. Cela peut être examiné en utilisant le séquençage de l'ARN d'une seule cellule (scRNA-seq). Le plus grand nombre possible de molécules d'ARN messager dans le liquide cellulaire est décodé et mis en correspondance avec leurs séquences génétiques actives respectives. De cette façon, le scRNA-seq peut mesurer l'activité de milliers de gènes dans une cellule.

Le nouveau domaine des scRNA-seq est rapidement devenu un outil important de la recherche biomédicale et comprend aujourd'hui de nombreuses techniques d'analyse de l'ensemble de l'ARN messager, appelé transcriptome. "Toutes ces techniques ont en commun une limitation qui a longtemps été considérée comme inévitable", explique Julia Vorholt, professeur de microbiologie à l'ETH Zurich, "à savoir que les cellules à étudier doivent être isolées et lysées - et donc tuées."

La biopsie cellulaire au lieu de la lyse cellulaire

Une équipe de chercheurs dirigée par Vorholt et le professeur de biologie systémique de l'EPFL Bart Deplancke a maintenant proposé une alternative à scRNA-seq : l'équipe analyse également le transcriptome, mais de manière peu invasive par biopsie cellulaire, ce qui permet de garder la cellule vivante et fonctionnellement intacte - ce qui est unique. Les scientifiques ont présenté leur technique "Live-seq" dans la revue Nature.

Selon les chercheurs, le fait que la cellule analysée ne meure pas est un avantage en soi : "Notre point fort est que nous pouvons continuer à observer les cellules prélevées au microscope pour voir comment elles se développent et se comportent", explique M. Vorholt.

En outre, Live-seq laisse les cellules dans leur contexte physiologique. "Le micro-environnement et les interactions cellule-cellule restent intacts", explique Orane Guillaume-Gentil, post-doctorant dans le groupe de Vorholt. Avec Wanze Chen de l'EPFL, elle a développé la méthode au laboratoire.

Basée sur un microsystème d'aspiration cellulaire

Les chercheurs ont jeté les bases de l'enregistrement du transcriptome des cellules vivantes il y a quelque temps à l'ETH Zurich. La base est le système de micro-injection FluidFM développé à l'ETH Zurich, qui permet de manipuler des quantités minuscules de fluide sous un microscope. Vorholt et son groupe ont transformé la "plus petite aiguille d'injection du monde" en une méthode d'extraction cellulaire afin de piquer des cellules vivantes individuelles avec l'aiguille de micro-injection et d'en extraire le contenu (voir article d'ETH News).

Les équipes dirigées par Vorholt et Deplancke montrent maintenant que le transcriptome complet peut être enregistré à partir de telles biopsies cellulaires. La percée décisive a eu lieu lorsque les chercheurs ont réussi à lire l'ARN à partir de ces minuscules quantités de liquide cellulaire.

Pour valider Live-seq, l'équipe de recherche de l'EPFL-ETH a démontré que son outil d'analyse peut identifier avec précision différents types et états de cellules sans les perturber. Les chercheurs ont également utilisé leur plateforme pour cartographier directement les changements dans les cellules immunitaires individuelles avant et après leur activation et dans les cellules stromales adipeuses - un type de cellule souche - avant et après leur différenciation en cellules graisseuses.

Suivre l'activité des gènes dans le temps

Live-seq peut désormais aider à étudier de nouvelles questions biomédicales. Deplancke explique plus en détail : "Par exemple, pourquoi certaines cellules se différencient et pas leurs cellules sœurs, ou pourquoi certaines cellules sont résistantes à un médicament anticancéreux et pas leurs cellules sœurs."

Live-seq est capable de suivre l'activité de milliers de gènes dans une seule cellule au fil du temps grâce à des mesures répétées. "L'analyse d'une seule cellule est en train de passer d'un point final unique à une méthode d'analyse temporelle et spatiale", explique M. Vorholt.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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