Bonjour !

Il faut savoir que plus un objet est dur, plus les vibrations se propagent rapidement dans celui-ci. Ceci est utilisé depuis des dizaines d'années en sismologie, et depuis une petite vingtaine d'année pour caractériser l'élasticité des organes. Mais cela n'a jamais été fait au niveau cellulaire !

Ainsi, nous avons développé une technique où l'on applique une petite vibration dans une cellule à l'aide d'un vibreur piezoélectrique et d'une micropipette. La cellule était filmée par une caméra ultrarapide (200.000 images par seconde). A partir des images des cellules, nous avons utilisé algorithme de flot optique, initialement développée pour les images ultrasonores, qui permet de suivre les déplacements à l'intérieur de la cellule. Enfin, nous avons appliqué sur ces données un algorithme dit d'élastographie passive, similaire à ceux utilisés en sismologie. Cela a nous a permis d'avoir une image d'élasticité où l'on peut distinguer le noyau, le cytoplasme et la zone pellucide. Et on observe une diminution significative d'élasticité lorsqu'on ajoute de la cytochalasine, un produit chimique connu pour dégrader le cytosquelette d'une cellule, et donc ramollir celle-ci.
Le défi technologique était de taille, nous n'étions absolument pas surs que la technologie fonctionnerait. A cause du coût de la location de la caméra (2000$/jour), nous avons concentré les mesures sur sept jours seulement. Nous sommes parvenus à obtenir des vibrations utilisables pour l'expérience que dans les dernières 24 heures !

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Photographie du montage expérimental, où l'on va la micropipette vibrante, le microscope et la caméra. Sur la droite, on voit des images de vibrations se propageant dans la cellule.

Cette découverte ouvre la voie à de nombreuses applications : mesures de l'élasticité des cellules à des échelles de temps très courtes (moins d'une milliseconde), mesures d'élasticité en trois dimensions, obtention de valeurs quantitatives... En effet, l’élasticité d’une cellule renseigne sur son anatomie, sa fonction ou sa pathologie. Une cellule peut s’assouplir pour accueillir une molécule ou se raidir pour interdire la pénétration d’un corps étranger. Certaines activations électrochimiques induisent même des contractions rapides qui se traduisent par des changements de propriété mécanique de la cellule. Mesurer ces changements instantanés à l’échelle de la cellule permettrait de mieux comprendre la biomécanique cellulaire.

Ce sera d'ailleurs l'objet de mon futur post-doc au laboratoire de Physique de l'ENS de Lyon