Des recherches ont permis de trouver une entitée chimique capable de servir de sonde pour l'imagerie d'objet biologique, in vitro mais aussi in vivo. Ces entitées chimiques sont des « nanocristaux ».
Les nanocristaux sont des molécules non organiques, constituées de métaux en autres. Elles ne possèdent donc pas d'atome de carbone et d'hydrogène. Les liaisons au sein de cette structure sont donc très fortes. Cela est un avantage car la molécule ne peut donc pas être modifiée par son environnement. Cela est, hélas aussi un grave défaut, puisque cette dernière est tellement stable, que rien de naturelle sur Terre ne peut la détruire, ou presque, et donc son utilisation risque d'entrainer la formation de déchets non recyclables.
Quand on observe de plus près un nanocristal, avec l'aide d'un microscope électronique (sa taille varie de 2 nanomètres à 100 nanomètres), on voit que la molécule a une organisation parfaite divisée en deux zones principales, le Coeur et La Coquille, comme représenter respectivement en rouge et en jaune.
On peut ajouter que le coeur est composé de 100, à 2500 atomes "commun", la coquille dépend de la taille du coeur et est métallique.
Pour expliquer le rôle du nanocristal, on doit se pencher sur le domaine de la physique quantique.
De façon très simple (de tout façon ma connaissance ne me permet pas d'aller plus loin ;) il faut considérer le Coeur de l'entitée comme un « corps fermé » ou plus simplement une boite, où les électrons ne puissent pas séchapper.
En fonction de la taille du Coeur, les niveaux d'énergies des électrons varient (si vous voulez savoir ce que sont les niveaux d'énergies, et bien reportez vous à un atome. Les électrons d'un atome gravitent autour du noyau à une distance précise.Les électrons peuvent absorber des particules de lumière, les photons. Si c'est le cas et bien les électrons vont s'exciter et pour conséquence ils vont tourner plus vite autour du noyau et s'écarter de lui. on dit que l'électron monte sur une couche supérieur ou à un niveau d'énergie plus élevé. (La distance entre deux couches électroniques est un niveau d'énergie. La couche S1 étant la couche où les électrons sont à une distance normale du noyau, la couche S2 est la couche où se trouve les électrons quand ils sont exiter). Cette distance est variable, et plus elle est grande plus les niveaux d'énergies sont importants.J'insiste sur ce point pas facile à capter mais c'est la clé de l'expérience.
Plus la taille du Coeur est petit plus les niveaux d'énergies sont "puissants".(La puissance des niveaux d'énergies est inversement proportionnelle à la taille du Coeur).
En règle générale, on envoie sur le nanocristal de la lumière ultraviolette. Les électrons du Coeur vont absorber la lumière, ils vont ainsi s'exciter et passer sur une couche supérieure. Ils ne peuvent en aucun cas s'échapper (ils sont piègés dans ce « corps fermé »). L'électron va immédiatement chercher à retourner à sa couche habituelle, il va donc rejeter la lumiere qu'il a absorbé; cependant à cause des niveaux d'énergie, au lieu de la renvoyer telle qu'elle il peut la renvoyer sous différente longueur d'onde. La couleur renvoyer ne sera pas la meme ( avec un UV il peut renvoyer plusieur InfraRouge). Les couleurs que l'on doit utiliser dépendent de la taille du Coeur. Conclusion : On envoie constamment de l'ultraviolet (invisible) et l'on observera une couleur visible (bleu, vert, orange, rouge) de façon constante.
On peut imaginer les multiples applications que cela peut avoir en biologie pour suivre à la trace certaines protéines, cellules...
Il suffit d'insérer dans l'ADN d'une cellule, l'information génétique codant pour la synthèse de cet élément à la suite de la protéine que l'on veut suivre. Ainsi lors de l'expression du gène notre nanocristal sera exprimé. On envoie de l'ultraviolet sur le tissu qui contient la cellule modifiée, on observe avec notre confocale ou autre microscope électronique et BINGO, c'est magnifique des molécules qui brillent de partout ! (on peut mettre différents nanocristaux à la fois pour un festival de couleur ^^).
Cet article est lui aussi un compte rendu d'un des stages de la semaine à l'ENS (ecole normal...) grâce à l'association Paris Montagne