Quel est le résultat du croisement d’un microscope, d’un laser, d’un spectromètre et d’un robot?

Ce n’est pas une blague – et même si c’était le cas, seul un titulaire de doctorat pourrait en rire. Au début des années 1990, le biochimiste David Andrews de la McMaster University a pensé que la combinaison de technologies pourrait révéler beaucoup de choses sur le fonctionnement de la cellule.

À l’époque, la pratique courante pour les chimistes et les physiciens qui voulaient connaître la composition d’une substance consistait à « exciter » ses molécules avec la lumière laser et à analyser la fluorescence résultante en quête d’indices. Parallèlement, les biologistes utilisaient des colorants fluorescents pour observer l’activité des cellules au microscope. « Mon objectif, explique M. Andrews, Ph.D., était de prendre les instruments utilisés dans les départements de chimie et de physique et de les combiner à ces microscopes. »



L’idée a porté fruit, et M. Andrews dirige aujourd’hui le laboratoire de biophotonique de la McMaster University – construit et équipé en partie avec le soutien du Fonds ontarien pour l’innovation. Dans ce laboratoire, le mariage des technologies imaginé par M. Andrews permet en effet d’en apprendre beaucoup plus sur le fonctionnement des cellules – des connaissances qui ont des répercussions importantes sur la santé humaine.

M. Andrews et ces collègues ont commencé leurs investigations en marquant les composantes cellulaires avec des colorants ou du matériel génétique qui les rendent fluorescentes à la suite d’une excitation par un éclair de lumière laser. Un spectromètre analyse l’intensité, la couleur et la durée de cet « écho » de lumière – puis utilise ces données pour produire des images incroyablement détaillées et riches en information. Sous l’œil avisé d’un biologiste, ces images peuvent fournir des renseignements jusqu’alors impossibles à obtenir sur la structure et l’activité des cellules.

Puisque les processus biologiques évoluent avec le temps, il faut également être en mesure d’enregistrer ces images en séquence. C’est à cette étape que le robot entre en scène. Le système de préparation robotisé du laboratoire peut, à des intervalles prédéterminés, sortir les cellules des chambres à environnement contrôlé où elles sont cultivées, en produire des images et les remettre dans les chambres de culture – évitant ainsi toute contamination croisée ou manipulation humaine.

M. Andrews utilise les installations pour tenter de comprendre comment les protéines atteignent les bonnes « cibles » à l’intérieur d’une cellule – les endroits où elles doivent se trouver pour faire leur travail – et comment ce ciblage influe sur la capacité intrinsèque d’une cellule de s’auto-détruire lorsqu’elle devient malade. Le but ultime consiste à créer des médicaments en mesure de réparer ce mécanisme de sécurité dans les cellules lorsqu’il est désactivé – autrement dit, dans les cellules cancéreuses.

Le laboratoire permet également à de nombreux scientifiques de la McMaster University de poursuivre des recherches portant sur un éventail de sujets incluant la maladie de Huntington, la résistance aux antibiotiques et même l’activité cellulaire dans le sol. De plus, un grand nombre de chercheurs invités provenant d’autres universités utilisent les installations chaque année.

M. Andrews avait vu juste en prédisant qu’un mariage des technologies permettrait d’obtenir une mine de renseignements. Comme il le dit aujourd’hui, avec une humble satisfaction, « nous apprenons beaucoup de nouvelles choses ».