JAKATA - Des images haute résolution du métabolisme humain ont été prises en photo pour la première fois. Cela pourrait se produire grâce à une nouvelle technique qui peut suivre le métabolisme du glucose dans une seule cellule. Le suivi du glucose peut fournir des informations et même de nouvelles thérapies pour traiter le cancer – une maladie qui interfère souvent avec le métabolisme cellulaire.
La nouvelle technologie combine le transfert de l’énergie de résonance de fluorescence (Fret) entre deux molécules sensibles à la lumière avec l’apprentissage automatique - une forme d’analyse basée sur l’idée que les systèmes informatiques peuvent « apprendre » à partir de données, rendant l’analyse plus précise.
Cette technologie a permis à Yun Fang et à son équipe de l’Université de Chicago de visualiser le métabolisme du glucose – glycolyse. L’équipe a génétiquement modifié des cellules humaines pour exprimer des molécules de biocapteurs Fret spécifiques qui brillent lorsque le glucose est décomposé, permettant aux scientifiques de capturer des processus sur une caméra à l’aide de microscopes fluorescents.
Le glucose est une source vitale d’énergie pour presque n’importe quel type de cellule, mais le processus de glycolyse dans le cancer est souvent faux. Il peut contribuer à l’état d’une cellule maligne malade, soutenant sa capacité à se déplacer, croître, et diviser.
En installant la technologie Fret avec un nouvel algorithme d’apprentissage automatique, l’équipe de Fang a pu obtenir des images de glycolyse à une résolution qui n’avait pas pu être atteinte auparavant, indiquant exactement quelles parties de la cellule utilisaient du glucose en temps réel.
« Maintenant, nous pouvons voir et comprendre les détails à l’intérieur de la cellule, tels que la zone spécifique de la cellule où l’augmentation de la glycolyse s’est produite », a déclaré Fang. « Il s’agit d’une innovation technologique majeure. »
Une nouvelle approche d’apprentissage automatique de la technologie Fret existante a ouvert de nouvelles possibilités expérimentales. Le métabolisme du glucose peut maintenant être observé en conjonction avec d’autres processus cellulaires visibles qui ont permis à l’équipe de montrer que certaines cellules humaines consomment plus de glucose lorsqu’elles bougent et se contractent – ce qui n’était pas possible dans une expérience précédente.
Un métabolisme mal régulé peut causer la métastase de certaines cellules cancéreuses et attaquer de nouveaux tissus. La nouvelle technique aidera les scientifiques à mieux comprendre la relation entre les processus de la maladie et pourrait aider à trouver de nouvelles approches thérapeutiques.
La nouvelle technologie a également conduit les chercheurs à trouver des récepteurs de surface cellulaire jusqu’alors inconnus capables de prendre du glucose.
« Couplée à la technologie existante, cette (approche d’apprentissage automatique) nous aidera à mieux comprendre comment le glucose et d’autres molécules d’énergie clés affectent le recâblage métabolique dans le développement du cancer, et peut être utilisée pour développer de nouvelles cibles de médicaments contre le cancer », a déclaré Gemma Beasy de l’Institut Quadram, qui étudie les effets du métabolisme du glucose sur le cancer de la prostate. « Il s’agit d’un énorme pas en avant dans la technologie qui peut être utilisée dans la recherche sur le cancer. »
Parallèlement à la recherche sur le cancer, une application plus large de la technologie d’apprentissage automatique basée sur Fret a été explorée, notamment en aidant les patients dont le système immunitaire réagit de manière excessive au Covid-19.
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