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De tous les super-pouvoirs du règne animal, la capacité du calmar à devenir invisible est l’une des plus impressionnantes. Et maintenant, des scientifiques de l’université de Californie à Irvine (Etats-Unis) ont réussi à recréer cela dans des cellules humaines pour la première fois, en leur accordant une transparence réglable.

Le camouflage actif est une stratégie de survie utilisée par de nombreux céphalopodes, notamment les poulpes, les calmars et les seiches. Les animaux réalisent cet exploit à l’aide de cellules qui modifient la façon dont la lumière se disperse sur eux, leur permettant de changer de couleur ou de devenir transparents. On comprend que cela puisse être très utile pour les nouveaux matériaux de camouflage.

Mais cette capacité pourrait-elle être transférée à nos propres cellules ? C’est ce que la nouvelle étude s’est attachée à étudier.

Les chercheurs se sont concentrés sur une espèce particulière de calmar appelée Doryteuthis opalescens (image d’entête), qui peut changer une bande le long de son corps, passant du blanc au transparent. Cette bande est constituée de cellules réfléchissantes appelées leucophores, qui contiennent elles-mêmes des particules appelées leucosomes, composées de protéines appelées réflectines. L’ensemble de cette structure permet aux calamars de diffuser la lumière, produisant un camouflage irisé.

Pour cette nouvelle étude, l’équipe de l’université de Californie à Irvine a tenté d’introduire cette capacité dans les cellules humaines. Pour ce faire, ils ont modifié génétiquement des cellules rénales embryonnaires humaines pour qu’elles expriment la réflectine, et cela a bien fonctionné. En y regardant de plus près, les chercheurs ont constaté que les protéines se rassemblaient en particules à l’intérieur des cellules, modifiant ainsi la façon dont elles diffusaient la lumière.

Les flèches dans le cadre de gauche indiquent les nanoparticules réfléchissantes à l’intérieur de cellules humaines. Le cadre de droite montre comment ces particules diffusent la lumière, le rouge indiquant les grandes longueurs d’onde et le bleu les petites longueurs d’onde.(Atouli Chatterjee/ UCI)

Selon Alon Gorodetsky, coauteur de l’étude :

Nous avons été surpris de constater que les cellules n’exprimaient pas seulement la réflectine, mais qu’elles empaquetaient également la protéine dans des nanostructures sphéroïdales et les distribuaient dans le corps des cellules. Grâce à la microscopie de phase quantitative, nous avons pu déterminer que les structures protéiques avaient des caractéristiques optiques différentes par rapport au cytoplasme à l’intérieur des cellules ; en d’autres termes, elles se comportaient optiquement presque comme dans leurs leucophores céphalopodiens natifs.

Dans un autre test, l’équipe a étudié comment cette capacité pouvait être contrôlée. Les cellules ont été placées entre deux plaques de verre revêtues et exposées à différentes quantités de chlorure de sodium. Ils ont découvert que sous des niveaux de sodium plus élevés, les cellules semblaient diffuser plus de lumière et mieux se démarquer de leur environnement que celles exposées à des niveaux de sodium plus faibles.

Il n’est pas surprenant que les cellules dépourvues de particules de réflectine n’aient pas été capables d’ajuster la façon dont elles diffusaient la lumière. Cela semble évident, mais la méthode scientifique exige que ces choses soient vérifiées, juste pour être sûr.

Toujours selon Gorodetsky :

Ce projet a montré qu’il est possible de développer des cellules humaines ayant des propriétés optiques répondant aux stimuli, inspirées des leucophores des céphalopodes, et il montre que ces étonnantes protéines de la réflectine peuvent conserver leurs propriétés dans des environnements cellulaires étrangers.

L’étude publiée dans Nature Communications : Cephalopod-inspired optical engineering of human cells et présentée sur le site de l’université de Californie à Irvine : UCI scientists engineer human cells with squid-like transparency.