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Une technologie nouvellement développée à l’Université Bar-Ilan (BIU) à Ramat Gan près de Tel Aviv, à l’Université Harvard et au Massachusetts Institute of Technology permet aux scientifiques de faire exploser les tissus et de détecter l’emplacement exact des molécules d’ARN à l’intérieur – favorisant ainsi les efforts d’amélioration le traitement de maladies complexes, ainsi que la maladie d’Alzheimer et la recherche sur le cancer

Au cours de la dernière décennie, le domaine de la génomique – qui permet l’extraction et l’étude approfondie des molécules d’ARN (acide ribonucléique) de n’importe quel tissu – a transformé la biologie et la médecine. Les molécules obtenues à partir de tissus chez un individu sain, par exemple, peuvent être comparées aux molécules d’un individu malade, révélant potentiellement la cause de la maladie. Le rôle principal de l’ARN est de convertir les informations stockées dans l’ADN (acide désoxyribonucléique, la molécule qui contient le code génétique de chaque cellule de l’organisme et indique aux cellules quelles protéines fabriquer).

Jusqu’à présent, cette approche puissante s’est limitée à l’étude des molécules en dehors du tissu. Mais pour le bon fonctionnement des tissus, il est important d’identifier l’emplacement des molécules d’ARN à l’intérieur. Dans un article qui vient d’être publié dans la prestigieuse revue Science sous le titre « Expansion sequencing:« Spatially precise in-situ transcriptomics in intact biologique systèmes », des chercheurs des trois universités révèlent qu’ils ont réussi à développer une technologie qui leur permet, pour le première fois,d’identifier des millions de molécules d’ARN cartographiées à l’intérieur des tissus avec une résolution nanométrique.

La nouvelle technologie, que les chercheurs appellent «technologie d’expansion», représente une avancée majeure dans les efforts de traitement des maladies complexes et dans la recherche sur la maladie d’Alzheimer et le cancer. Il a été créé en fusionnant deux méthodes développées il y a six ans – l’une par une équipe de Harvard pour cartographier les molécules d’ARN à l’intérieur de cellules simples, et l’autre par une équipe du MIT pour «  faire exploser  » physiquement les cellules et les tissus.

«Nous avons maintenant une ‘carte Google’ qui permet de mesurer des millions de molécules d’ARN dans le tissu avec une précision nanométrique, sans avoir à les extraire comme nous le faisions précédemment», a expliqué le premier auteur de l’étude, le Dr Shahar Alon de la Faculté de BIU. Ingénierie, Centre de recherche multidisciplinaire sur le cerveau et Institut de nanotechnologie et de matériaux avancés. «Grâce à la technologie d’ expansion , les chercheurs et les médecins pourront effectuer des analyses génomiques en 3D pour obtenir non seulement l’identité des molécules, mais aussi leur emplacement à l’intérieur du tissu, et ainsi traiter les maladies complexes de manière plus efficace et plus efficace», a-t-il poursuivi.

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La nouvelle technologie revêt également une importance particulière pour la recherche sur la maladie d’Alzheimer et le cancer. Dans le laboratoire d’Alon, les chercheurs l’utilisent pour détecter des molécules d’ARN à l’intérieur des synapses, le petit espace entre deux cellules nerveuses où elles peuvent passer des messages pour communiquer.

La localisation des molécules dans le tissu affecte des processus tels que l’apprentissage et la mémoire, et peut faire la lumière sur les molécules qui participent à ces processus. Cela peut permettre de mieux comprendre si les molécules, ou leur emplacement, sont endommagées par des maladies telles que la maladie d’Alzheimer. La nouvelle technologie peut également être utilisée pour détecter où se trouvent les cellules cancéreuses dans le tissu par rapport aux cellules du système immunitaire et quel est leur contenu moléculaire.

Ils ont déjà découvert que les cellules cancéreuses peuvent modifier leur comportement en fonction de l’identité de leurs cellules voisines. C’est,les cellules tumorales peuvent se comporter différemment en termes de molécules qu’elles expriment si elles sont proches des cellules immunitaires, et vice versa.

Avec cette technologie et plusieurs autres nouvelles technologies, Alon a prédit que l’aube d’un âge où il sera possible de créer des cartes moléculaires complètes des tissus d’individus est à l’horizon. Lorsque cela se produira, des experts dans les domaines de l’analyse d’images, de l’analyse des données et de la génétique seront nécessaires pour déchiffrer ces énormes cartes, et cette approche radicalement nouvelle sera utile pour en apprendre davantage sur de nombreuses maladies complexes.

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