De toutes les nanoparticules sorties de la manche des physicochimistes au cours de ces dernières années, les nanocristaux semiconducteurs (ou « boîtes quantiques ») sont les préférées des biologistes. Ces objets se composent de quelques centaines à quelques dizaines de milliers d'atomes arrangés selon un ordre cristallin, et leur taille est généralement comprise entre 2 et 8 nm.
Ils peuvent servir de sondes capables d'explorer et visualiser des processus biologiques à l'échelle d'un petit nombre de molécules. Pour l'instant l'exploit n'est possible que dans des cellules en culture mais à terme les chercheurs se prennent à rêver d'une utilisation in vivo.
La ruse ? Arrimer ces boîtes quantiques à des molécules biologiques telles que des protéines (enzymes, anticorps) ou des acides nucléiques (ADN, ARN). Puis, les exciter avec de la lumière (un laser, par exemple). Elles deviennent alors fluorescentes, et l'on peut choisir leur longueur d'onde d'émission en jouant sur leur taille (plus les nanoparticules sont petites, plus l'émission est décalée vers le bleu), donc distinguer un processus biologique d'un autre. « Ces nanoparticules agissent en fait comme de minuscules ampoules que l'on peut suivre à la trace au microscope, plusieurs dizaines de minutes d'affilée, explique Maxime Dahan, du Laboratoire Kastler-Brossel (LKB)¹. Elles nous renseignent en temps réel sur le mouvement et la position des acteurs biologiques auxquels elles sont couplées. Ces techniques d'imagerie à l'échelle d'une nanoparticule individuelle, à peine émergentes il y a cinq ans, se sont largement perfectionnées depuis et trouvent des applications de plus en plus nombreuses. Elles nous permettent de “regarder” non plus seulement la membrane, mais aussi ce qui se passe à l'intérieur de la cellule, une région jusqu'ici très difficile d'accès. À terme, en attachant des sondes de différentes couleurs à différentes protéines, il sera possible d'enregistrer simultanément le mouvement de tous ces acteurs, d'étudier leurs interactions in vivo » et de mieux appréhender la complexité des mécanismes intimes des organismes vivants.
Rendre l'imagerie biologique ultrasensible, identifier des tumeurs les plus petites, à l'échelle de la centaine de milliers de cellules plutôt que du milliard, aider les chirurgiens à localiser, pendant une intervention, des lésions métastatiques difficiles à identifier : l'avenir de ce type de nanoparticules semble tout tracé.