Petit robot construit entièrement à partir d’ADN

Un petit robot a été construit entièrement à partir d’ADN par des scientifiques d’Inserm, du CNRS et de l’Université de Montpellier au Centre de biologie structurale de Montpellier. Le nano-robot pourrait conduire à une étude plus approfondie des forces mécaniques appliquées à des niveaux microscopiques, qui sont importantes pour divers processus biologiques et pathologiques.

L’étude a été publiée dans Nature Communications.

Mécanosensibilité cellulaire

Nos cellules sont confrontées à des forces mécaniques qui sont exercées à une échelle microscopique, et ces forces déclenchent des signaux biologiques qui sont essentiels à de nombreux processus cellulaires responsables du fonctionnement normal de notre corps ou du développement de certaines maladies.

La dysfonction de la mécanosensibilité cellulaire est impliquée dans diverses maladies où les cellules touchées migrent dans le corps en entourant et en s’adaptant aux propriétés mécaniques de leur microenvironnement. Cette adaptation n’est possible que parce que des forces spécifiques sont détectées par des mécanorécepteurs, qui transmettent les informations au cytosquelette cellulaire.

Nos connaissances actuelles des mécanismes moléculaires impliqués dans la mécanosensibilité cellulaire sont très limitées, donc l’équipe de recherche dirigée par le chercheur d’Inserm Gaëtan Bellot au Centre de biologie structurale (Inserm/CNRS/Université de Montpellier) a décidé d’utiliser une méthode alternative appelée méthode de l’ADN origami.

Méthode de l’ADN origami

La méthode de l’ADN origami permet l’auto-assemblage de nanostructures 3D dans une forme prédéfinie en utilisant la molécule d’ADN comme matériau de construction. La technique a été responsable de progrès majeurs dans le domaine de la nanotechnologie.

L’équipe a utilisé la méthode pour concevoir un « nano-robot » qui se compose de trois structures d’ADN origami. Il est compatible avec la taille d’une cellule humaine, et pour la première fois, il permet d’appliquer et de contrôler une force avec une résolution de 1 piconewton, ce qui équivaut à un trillionième de Newton. Un Newton peut être comparé à la force d’un doigt qui clique sur un stylo.

Le nouveau développement est la première fois qu’un objet auto-assemblé à base d’ADN créé par l’homme peut appliquer une force avec ce niveau de précision.

L’équipe a couplé le robot avec une molécule qui reconnaît un mécanorécepteur, ce qui a permis de diriger le robot vers certaines de nos cellules. Ils ont également pu appliquer des forces spécifiques à des mécanorécepteurs ciblés localisés à la surface des cellules pour les activer.

L’outil pourrait s’avérer très précieux pour la recherche fondamentale. Il peut aider les experts à mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la mécanosensibilité cellulaire, ainsi que conduire à la découverte de nouveaux récepteurs cellulaires sensibles aux forces mécaniques.

« La conception d’un robot permettant l’application in vitro et in vivo de forces de piconewton répond à une demande croissante de la communauté scientifique et représente un progrès technologique majeur. Cependant, la biocompatibilité du robot peut être considérée à la fois comme un avantage pour les applications in vivo, mais également comme une faiblesse avec une sensibilité aux enzymes qui peuvent dégrader l’ADN. Notre prochaine étape consistera à étudier comment nous pouvons modifier la surface du robot pour qu’il soit moins sensible à l’action des enzymes. Nous allons également essayer de trouver d’autres modes d’activation de notre robot en utilisant, par exemple, un champ magnétique », déclare Bellot.