La forme ronde d'un érythrocyte sain (à gauche) ressemble à un beignet. Au contact de l'ibuprofène, les globules forment des bosses et des pointes et deviennent des échinocytes. Image : Empa

Le sang est en effet " un suc tout particulier". Ce que Goethe, poète et spécialiste des sciences naturelles, soupçonnait déjà peut désormais être visualisé grâce à des techniques d'imagerie innovantes. L'une de ces particularités est la cellule la plus fréquente dans la circulation sanguine : l'érythrocyte. Chaque minute, des trillions de ces globules rouges se frayent un chemin dans le corps humain. Le fait qu'ils ne prennent pas toujours une forme ronde leur permet de se faufiler dans les vaisseaux sanguins les plus étroits pour alimenter en oxygène les endroits les plus reculés de notre corps.

Mais certaines modifications de la forme des érythrocytes sont aussi typiques de changements particuliers dans l'environnement : les échinocytes avec des prolongements épineux semblables à ceux d'un oursin apparaissent par exemple en cas de brûlures, de lésions du foie ou après un contact avec certains médicaments. Des chercheurs de l'Empa ont observé la transformation de globules rouges en échinocytes à l'aide de la microscopie holotomographique numérique.

Talia Bergaglio et Peter Nirmalraj du laboratoire "Transport at Nanoscale Interfaces" de l'Empa à Dübendorf ont provoqué la déformation de globules rouges vivants en y ajoutant un médicament, l'ibuprofène. Grâce à la microscopie holotomographique, ils ont pu montrer en temps réel la transformation des beignets ronds en échinocytes. Cette technique innovante fonctionne de la même manière que la tomodensitométrie (TDM), mais l'imagerie est réalisée à l'aide d'une technologie laser au lieu de rayons X. La microscopie holotomographique numérique est donc particulièrement adaptée aux échantillons biologiques tels que les cellules sanguines, car elle permet de prendre des images à haute résolution, sans contact et sans marqueur, qui peuvent ensuite être reconstruites sous forme de représentations tridimensionnelles.

Les globules rouges sont des cellules modèles idéales pour cette étude car ils sont facilement identifiables même dans le sang total et leur morphologie est sensible à l'environnement chimique et physique au cours de leur existence ; ils sont en fin de compte des coquilles membranaires (presque) vides. "C'est pourquoi notre technique de bio-imagerie permet d'étudier de manière particulièrement précise les interactions de diverses molécules médicamenteuses avec la membrane cellulaire des globules rouges", explique Peter Nirmalraj, chercheur à l'Empa.