Ce nouveau dispositif portable, de la taille d’une pièce de monnaie ou presque, analyse les microbes de l'environnement. Un outil présenté dans les Scientific Reports, capable de détecter les menaces pour les écosystèmes et de révéler rapidement, en fonction de son indice de stress, si une cellule ou un groupe de cellules résiste ou non aux conditions environnementales. Une application possible sur des écosystèmes environnementaux mais aussi biologiques, en laboratoire notamment.
L’équipe de l’Université Rutger a développé cet outil d’analyse en temps réel des microbes, destiné au départ au milieu aquatique. Le dispositif permet d’estimer la santé de ces micro-organismes, trop petits pour être suivis à l'œil nu et évaluer leur réponse aux menaces pesant sur leurs écosystèmes. Ainsi, au départ, la recherche a porté sur une microalgue verte déjà bien étudiée, Picochlorum. L’outil développé permet aujourd’hui non seulement d’analyser les microalgues qui vivent dans les récifs coralliens ou d’autres microbes ou micro-organismes aquatiques mais est envisagé pour détecter les bactéries résistantes aux antibiotiques. Le dispositif va donc également s’avérer précieux en laboratoire pour suivre comment les microbes et les cellules réagissent aux stress environnementaux dont aux médicaments.
Le dispositif est basé sur un indice de stress mesuré par l'impédance (Stress-impedance)
Comment ça marche ? L'outil tel qu’il est aujourd’hui développé s’avère capable de révéler si une cellule est soumise à un stress, si elle parvient à résister ou si elle est insensible aux conditions environnementales. Les microbes passent un par un à travers un micro-canal, plus fin que le diamètre d'un cheveu humain. L'impédance est perturbée lorsqu'une cellule passe à travers le canal et elle est mesurée. L'impédance varie selon les cellules d'une population, reflétant leur taille et leur état physiologique, ce qui apporte de précieuses données sur leur santé.
L’application est immédiate en biologie environnementale, et essentielle compte-tenu du changement climatique et d'autres facteurs de stress sur la santé de ces micro-organismes, explique l’équipe menée par Mehdi Javanmard, professeur agrégé au Département de Génie électrique et informatique à l'Université Rutgers : « Notre objectif était de développer une nouvelle façon d'évaluer la santé cellulaire qui ne reposait pas sur l'utilisation d'outils génomiques coûteux et complexes (…) Pouvoir évaluer et comprendre l'état des cellules, sans avoir à renvoyer des échantillons au laboratoire, peut permettre, sur la base d'un « indice de stress », l'identification des écosystèmes menacés ».
L’application est également envisagée en pharmacologie : les scientifiques prévoient d'utiliser cet outil pour dépister la résistance aux antibiotiques de différentes bactéries ou la réponse au stress de certaines cellules humaines. Dans cette application l’écosystème est le corps humain.
Enfin, l’équipe montre que ces mesures d'impédance électrique sont significatives au niveau de la cellule unique ou au niveau de toute une sous-population de cellules ou de micro-organismes présents au sein d’un écosystème.
Source: Scientific Reports 27 January 2020 Electrical impedance as an indicator of microalgal cell health (Visuel Jianye Sui)
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