Mieux cerner l’hétérogénéité cellulaire au sein d'une tumeur est l'un des problèmes majeurs rencontré en oncologie. Afin d’étudier les propriétés de la cellule sans tenir compte des effets d’interférence rencontrés entre plusieurs d'entre elles, des chercheurs du laboratoire ont réalisé pour la première fois des mesures d’impédance sur une cellule unique. Toutes les études électriques menées jusqu’à présent nécessitaient l'utilisation d'un grand nombre de cellules et ne permettaient pas de distinguer les différentes phases de la
mitose[1]. Les premiers travaux concernant la prospection de cellules cancéreuses par une approche électrique ont été réalisés à la fin des années 80 et récemment des applications ont été développées pour étudier la cicatrisation, l’apoptose et la cytotoxicité d’un grand nombre de cellules.
En mesurant les variations de l’impédance au cours de la division cellulaire (
Figure), Lamya Ghenim
et coll, (Physicienne, CNRS) en collaboration avec une
équipe japonaise de l’université de Tohoku (Sendai), sont parvenus à suivre en temps réel toutes les phases de la mitose (
phase M) et ceci sur une cellule unique
[2]. Le caractère pluridisciplinaire du laboratoire Biopuces a permis à ces chercheurs d'observer clairement un pic d’impédance associé à la
métaphase. C'est la première fois que la mesure d'une signature de la mitose au niveau d'une cellule unique est possible, et ceci grâce à des mesures électriques très fines et sans amplification électrique. Ces chercheurs démontrent également que l’utilisation d’électrodes de la taille d’une cellule permet d’augmenter la sensibilité sur la mesure et permet d'appréhender des changements de propriétés non observables par des méthodes optiques. Cette approche électrique permet de mesurer les propriétés d'une cellule en temps réel, de manière non invasive tout en s’affranchissant des traitements d’images assez complexes requis par l’optique.
Une cellule unique est positionnée par diélectrophorèse positive sur une électrode de même taille dont la surface a été modifiée électro-chimiquement afin de promouvoir l'adhésion sélective de la cellule sur cette électrode. Des mesures d'impédance à basse fréquence (inférieure au MHz) sont réalisées pendant le cycle cellulaire et en particulier pendant la phase M. Impédance mesurée pendant la mitose d’une cellule unique corrélée aux photographies des positions de cette cellule à des temps bien spécifiques permettant d'observer prophase (A), métaphase (B) et cytokinèse (C).
Encart : mesure de l’impédance sur une durée de 2 jours.
Le travail mené au laboratoire ouvre de vastes perspectives pour l’étude de nouvelles propriétés sur cellules isolées, notamment au cours de la division cellulaire des cellules cancéreuses ou de cellules souches. Étant donnée la rareté et l’hétérogénéité de ces cellules, il est particulièrement pertinent de travailler sur cellule individuelle.
Mitose : désigne les événements chromosomiques de la division cellulaire qui permet la séparation de chaque chromosome de la cellule mère et leur répartition égale dans chacune des deux cellules filles au cours du
cycle cellulaire. Le cycle cellulaire est divisé en plusieurs phases dont la phase M, celle de la mitose proprement dite (prophase,
métaphase, anaphase et télophase).