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Une équipe de quatre chercheurs de l'université de l'Iowa, aux Etats-Unis, vient d'élaborer un système pour entrer au coeur des cellules végétales et y agir. Kan Wang et François Torney, biologistes, et Victor Lin et Brian Trewyn, chimistes, ont réussi à y implanter des nanoparticules sophistiquées, aux capacités inédites dans le domaine de la recherche végétale : de minuscules outils permettant de délivrer, en temps voulu, des molécules, protéines, produits chimiques...
De forme sphérique, ces nanoparticules, décrites dans le numéro de mai de la revue Nature Nanotechnology, sont constituées d'un empilement de nanotubes de silicate. Chacun de ces tubes a un diamètre de 3 nanomètres (nm, milliardième de mètre), et chaque particule mesure autour de 200 nm. En comparaison, le diamètre d'une cellule végétale est de 37 000 nm.
Lors de sa fabrication, la structure de silicate a été recouverte de triéthylène glycol, pour que la cellule soit "attirée par la particule et l'avale". Grâce à cette couche, les chercheurs ont pu "coller" sur la nanoparticule de grosses molécules, comme des molécules d'ADN, qui ne rentraient pas dans les nanotubes. "C'est un outil qui nous permet de mettre des produits non seulement dans les tubes, mais aussi sur la particule, confirme le Français de l'équipe, François Torney. Nous pouvons donc apporter plusieurs produits en même temps dans une même cellule."
Dans un premier temps, les chercheurs ont utilisé cette structure sur des cellules végétales privées de leurs parois. Une technique utilisée dans la recherche fondamentale, mais qui ne permet pas d'application concrète. A l'aide d'un canon à hélium comprimé, les chercheurs ont ensuite "bombardé" des cellules végétales "entières" de ces nanoparticules. "Elles étaient trop légères pour atteindre les cellules et y entrer, explique François Torney. Nous avons alors mis de petites portes en or pour fermer les extrémités de chaque tube et augmenter le poids des particules."
Avec cet attirail, les chercheurs ont réussi à pénétrer les parois des cellules végétales. Les portes en or permettent aussi de contrôler la diffusion des molécules contenues dans les tubes. "Nous avons créé un système de gonds qui ne s'ouvre qu'au contact de certains produits chimiques. Il suffit alors de mettre la plante en contact avec ce produit pour que les tubes libèrent leur contenu", précise le biologiste.
Les applications possibles de ce nouvel outil sont multiples et enthousiasment les chercheurs. Ces nanoparticules pourraient notamment être utilisées pour vacciner les plantes : "On peut placer un antiviral dans les tubes, mais décider que leurs portes ne s'ouvriront que lorsque la plante sera attaquée par le virus."
"POLLEN NON TRANSGÉNIQUE"
Les nanoparticules permettent aussi aux chercheurs de créer des organismes génétiquement modifiés (OGM) : elles peuvent implanter en même temps un gène et le produit chimique qui va l'activer, et décider du moment exact où ce produit va se diffuser. "Cet outil va aussi être très utile pour la recherche fondamentale, ajoute François Torney. Il va nous permettre d'analyser et de mieux comprendre le fonctionnement des cellules végétales, domaine encore peu connu."
Un autre travail en cours à l'université de l'Iowa vise à mettre en place un système de ciblage de la nanoparticule à l'intérieur même de la cellule. Un tel procédé permettrait de déterminer l'endroit exact où devra se rendre la nanoparticule une fois entrée dans la cellule.
La cellule végétale, contrairement à la cellule animale, possède plusieurs génomes. Or, seul le génome contenu dans le noyau participe à la fabrication du pollen. "Si l'expérience réussit, cela permettrait de cibler les gènes vers des génomes non nucléaires et de créer des plantes OGM dont le pollen ne serait pas transgénique." Et, ainsi, d'éviter que les plantes transgéniques n'essaiment.
Par Le Monde
De forme sphérique, ces nanoparticules, décrites dans le numéro de mai de la revue Nature Nanotechnology, sont constituées d'un empilement de nanotubes de silicate. Chacun de ces tubes a un diamètre de 3 nanomètres (nm, milliardième de mètre), et chaque particule mesure autour de 200 nm. En comparaison, le diamètre d'une cellule végétale est de 37 000 nm.
Lors de sa fabrication, la structure de silicate a été recouverte de triéthylène glycol, pour que la cellule soit "attirée par la particule et l'avale". Grâce à cette couche, les chercheurs ont pu "coller" sur la nanoparticule de grosses molécules, comme des molécules d'ADN, qui ne rentraient pas dans les nanotubes. "C'est un outil qui nous permet de mettre des produits non seulement dans les tubes, mais aussi sur la particule, confirme le Français de l'équipe, François Torney. Nous pouvons donc apporter plusieurs produits en même temps dans une même cellule."
Dans un premier temps, les chercheurs ont utilisé cette structure sur des cellules végétales privées de leurs parois. Une technique utilisée dans la recherche fondamentale, mais qui ne permet pas d'application concrète. A l'aide d'un canon à hélium comprimé, les chercheurs ont ensuite "bombardé" des cellules végétales "entières" de ces nanoparticules. "Elles étaient trop légères pour atteindre les cellules et y entrer, explique François Torney. Nous avons alors mis de petites portes en or pour fermer les extrémités de chaque tube et augmenter le poids des particules."
Avec cet attirail, les chercheurs ont réussi à pénétrer les parois des cellules végétales. Les portes en or permettent aussi de contrôler la diffusion des molécules contenues dans les tubes. "Nous avons créé un système de gonds qui ne s'ouvre qu'au contact de certains produits chimiques. Il suffit alors de mettre la plante en contact avec ce produit pour que les tubes libèrent leur contenu", précise le biologiste.
Les applications possibles de ce nouvel outil sont multiples et enthousiasment les chercheurs. Ces nanoparticules pourraient notamment être utilisées pour vacciner les plantes : "On peut placer un antiviral dans les tubes, mais décider que leurs portes ne s'ouvriront que lorsque la plante sera attaquée par le virus."
"POLLEN NON TRANSGÉNIQUE"
Les nanoparticules permettent aussi aux chercheurs de créer des organismes génétiquement modifiés (OGM) : elles peuvent implanter en même temps un gène et le produit chimique qui va l'activer, et décider du moment exact où ce produit va se diffuser. "Cet outil va aussi être très utile pour la recherche fondamentale, ajoute François Torney. Il va nous permettre d'analyser et de mieux comprendre le fonctionnement des cellules végétales, domaine encore peu connu."
Un autre travail en cours à l'université de l'Iowa vise à mettre en place un système de ciblage de la nanoparticule à l'intérieur même de la cellule. Un tel procédé permettrait de déterminer l'endroit exact où devra se rendre la nanoparticule une fois entrée dans la cellule.
La cellule végétale, contrairement à la cellule animale, possède plusieurs génomes. Or, seul le génome contenu dans le noyau participe à la fabrication du pollen. "Si l'expérience réussit, cela permettrait de cibler les gènes vers des génomes non nucléaires et de créer des plantes OGM dont le pollen ne serait pas transgénique." Et, ainsi, d'éviter que les plantes transgéniques n'essaiment.
Par Le Monde
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