Des cellules humaines rendues transparentes grâce à des protéines de calmar

De tous les super-pouvoirs du règne animal, la capacité du calmar à devenir invisible est probablement l’un des plus étonnants. Pour la première fois, des scientifiques de l’université de Californie sont parvenus à doter des cellules humaines de cette étonnante propriété.

L’étonnante capacité de camouflage du calmar

Le camouflage actif est une stratégie de survie utilisée par de nombreux céphalopodes, notamment les poulpes, les calmars et les seiches. Ces animaux réalisent ce tour de force grâce à des cellules modifiant la façon dont la lumière se disperse sur eux, leur permettant de changer de couleur ou de devenir transparents. Des caractéristiques qui pourraient notamment s’avérer utiles pour les nouveaux matériaux de camouflage.

Mais cette capacité pourrait-elle être transférée à nos propres cellules ? C’est ce que cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications s’est attachée à explorer.

Les chercheurs se sont concentrés sur une espèce particulière de calmar, appelée Doryteuthis opalescens, capable de faire passer une bande le long de son corps du blanc opaque au transparent. Celle-ci est constituée de cellules réfléchissantes appelées leucophores, qui contiennent elles-mêmes des particules appelées leucosomes, composées de protéines appelées réflectines. L’ensemble de cette structure permet aux calmars de diffuser la lumière, produisant un camouflage irisé.

Dans le cadre de leurs travaux, les scientifiques de l’université de Californie ont tenté d’introduire cette capacité dans les cellules humaines. Pour ce faire, ils ont modifié génétiquement des cellules rénales embryonnaires humaines afin qu’elles expriment la réflectine, ce qui s’est avéré être une réussite. En y regardant de plus près, l’équipe a constaté que les protéines se rassemblaient en particules à l’intérieur des cellules, modifiant ainsi la façon dont elles diffusaient la lumière.

À gauche : les nanostructures de réflectines à l’intérieur des cellules humaines (points sombres). À droite : différences dans les trajets de lumière à travers le matériau, le rouge indiquant les grandes longueurs d’onde et le bleu les plus courtes – © Atouli Chatterjee / UC / Nature Creative Commons

De l’animal à l’homme

« Nous avons été stupéfaits de constater que les cellules n’exprimaient pas seulement la réflectine, mais qu’elles conditionnaient également la protéine dans des nanostructures sphéroïdales et les distribuaient dans le corps des cellules », explique Alon Gorodetsky, co-auteur de l’étude.

« Grâce à la microscopie de phase quantitative, nous avons pu déterminer que les structures protéiques avaient des caractéristiques optiques différentes par rapport au cytoplasme à l’intérieur des cellules ; en d’autres termes, elles se comportaient optiquement presque comme dans leurs leucophores céphalopodiens natifs. »

Au cours d’une autre expérience, l’équipe a cherché à savoir s’il était possible de contrôler cette capacité. Les cellules ont été placées entre deux plaques de verre enduit, qui ont été exposées à différentes quantités de chlorure de sodium. Et il s’est avéré que lorsque les cellules étaient exposées à des niveaux de sodium plus élevés, elles semblaient diffuser davantage de lumière et mieux se démarquer de leur environnement que celles exposées à des niveaux de sodium plus faibles.

Si le fait que les cellules dépourvues de particules de réflectine n’aient pas été capables d’ajuster la façon dont elles diffusaient la lumière n’a rien de surprenant, l’équipe a également réalisé diverses expériences afin de s’en assurer, méthode scientifique oblige.

« Ce projet a montré qu’il est possible de développer des cellules humaines ayant des propriétés optiques répondant aux stimuli extérieurs, inspirées des leucophores des céphalopodes, et que les étonnantes protéines de la réflectine peuvent conserver leurs propriétés dans des environnements cellulaires étrangers », conclut Gorodetsky.