Le principe ? Utiliser les modifications de structure des molécules d’ADN qui se produisent sous l’effet de la chaleur. » Au cours des dernières années, les biochimistes ont également découvert que les biomolécules, comme les protéines, ou l’ARN, une molécule qui s’apparente à l’ADN, peuvent-être utilisées comme nanothermomètres par les organismes vivants en signalant les variations de température en se repliant ou en se dépliant « , explique le professeur Alexis Vallée-Bélisle, qui a dirigé l’étude. » En nous inspirant de ces nanothermomètres naturels qui sont 20.000 fois plus petits qu’un cheveu humain, nous avons créé diverses structures d’ADN qui peuvent s’enrouler et se dérouler à des températures spécifiques prédéfinies. «
L’un des principaux avantages de l’ADN pour concevoir un thermomètre nanométrique est une chimie décrite comme relativement simple : les molécules d’ADN affichent une capacité d’assemblage programmable. » L’ADN est composé de quatre molécules connues sous le nom de nucléotides : le nucléotide A se lie faiblement au nucléotide T, tandis que le nucléotide C se lie fortement au nucléotide G", explique David Gareau, premier auteur de l’étude. "L’application de cette règle simple nous permet de créer des structures d’ADN qui s’enroulent et se déroulent à des températures spécifiques et prédéfinies. En ajoutant des capteurs optiques à ces structures d’ADN, nous pouvons concevoir des thermomètres d’une taille de 5 nm qui génèrent un signal lumineux facilement détectable en fonction de la température « , ajoute Arnaud Desrosiers, co-auteur de l’étude.
Ces thermomètres nanométriques ouvrent la voie à de nombreuses applications dans le domaine en pleine émergence de la nanotechnologie, et pourront même aider les scientifiques à mieux comprendre la biologie moléculaire. » Beaucoup de questions demeurent encore sans réponse en biologie, ajoute le professeur Vallée-Bélisle. Par exemple, nous savons que la température interne du corps humain est maintenue à 37 °C, mais nous ignorons s’il y a des variations de température importantes à l’échelle nanométrique au sein de chaque cellule « . L’une des questions actuellement à l’étude par l’équipe de recherche est de déterminer si les nanomachines et les nanomoteurs développés par la nature depuis des millions d’années surchauffent également lorsque employés à grande vitesse. » Dans un futur proche, il est probable également que les nanothermomètres à base d’ADN puissent être intégrés aux appareils électroniques de manière à mesurer et contrôler la température à l’échelle nanométrique « , conclut le professeur Vallée-Bélisle.
Source: Communiqué UdeM 27-Apr-2016 Des chimistes utilisent l’ADN pour concevoir le plus petit thermomètre au monde et NanoLetters 27 avril 2016 Programmable, quantitative, DNA-base nanothermometer