Chaque cellule humaine porte une fine couche de sucre appelée glycocalyx, qui relève moins de la confiserie que d'une coque protectrice extérieure en constante réorganisation. Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) ont désormais créé des cartes détaillées de ces structures sucrées à l'aide de la microscopie haute résolution avancée, et leurs résultats, publiés dans Nature Nanotechnology, suggèrent que les changements dans l'agencement de ces sucres pourraient un jour aider les médecins à détecter des maladies comme le cancer.
L'équipe, dirigée par le professeur Leonhard Möckl du groupe de recherche « Glycosciences physiques », a développé une technique appelée « Glycan Atlasing ». En utilisant une microscopie super-résolution de pointe, ils ont cartographié le glycocalyx au niveau des molécules de sucre individuelles sur de nombreux types de cellules, y compris des lignées cellulaires cultivées, des cellules sanguines humaines primaires et des échantillons de tissus. Les cartes obtenues ont montré que le glycocalyx modifie son arrangement moléculaire en fonction de l'état de la cellule.
Par exemple, les cellules immunitaires présentaient différents motifs de sucre après avoir été stimulées, similaires à ce qui se produit lors d'une réponse immunitaire. Selon les chercheurs, cela fournit la première preuve directe que le glycocalyx fonctionne presque comme un écran d'affichage, montrant des informations sur l'état interne d'une cellule sur sa surface externe. L'équipe a constaté que ces motifs de sucre à l'échelle nanométrique pouvaient distinguer de manière fiable différents états cellulaires, leur permettant d'identifier des stades distincts du développement du cancer, de faire la différence entre les cellules immunitaires activées et inactives, et de distinguer les régions cancéreuses des régions saines dans le tissu mammaire humain.
« Les résultats fournissent une base prometteuse pour le développement de futures méthodes de diagnostic, car le Glycan Atlasing fournit des résultats fiables même dans des échantillons complexes », explique Möckl. Les chercheurs prévoient maintenant d'étendre la méthode en analysant des structures cibles supplémentaires, en automatisant davantage le processus et en étudiant un nombre beaucoup plus grand d'échantillons afin que la technique puisse éventuellement être adaptée à un usage médical courant. « Dans des études à grande échelle, nous voulons étudier quels motifs de surface sont associés à des évolutions spécifiques de la maladie ou à des réponses thérapeutiques, et comment les états cellulaires peuvent être détectés précocement et objectivement via la surface », déclare Möckl.