Des chercheurs du RIKEN Center for Advanced Photonics et des collaborateurs ont découvert que le rayonnement térahertz, contredisant la croyance conventionnelle, peut perturber les protéines dans les cellules vivantes sans tuer les cellules.
Cette découverte implique que le rayonnement térahertz, longtemps considéré comme peu pratique à utiliser, peut avoir des applications dans la manipulation des fonctions cellulaires pour le traitement du cancer, par exemple, mais aussi qu'il peut y avoir des problèmes de sécurité à considérer.
Le rayonnement térahertz est une partie du spectre électromagnétique entre les micro-ondes et la lumière infrarouge, qui est souvent connue sous le nom de «fossé térahertz» en raison du manque de technologie à ce jour pour le manipuler efficacement.
Parce que le rayonnement térahertz est arrêté par les liquides et n'est pas ionisant – ce qui signifie qu'il n'endommage pas l'ADN de la même manière que les rayons X – un travail est en cours pour l'utiliser dans des domaines tels que les inspections des bagages dans les aéroports.
Il a généralement été considéré comme sûr pour une utilisation dans les tissus, bien que certaines études récentes aient montré qu'il peut avoir un effet direct sur l'ADN, bien qu'il ait peu de capacité à pénétrer réellement dans les tissus, ce qui signifie que cet effet ne se produirait que sur la peau de surface. cellules.
Un problème qui est resté inexploré, cependant, est de savoir si le rayonnement térahertz peut affecter les tissus biologiques même après son arrêt, par la propagation d'ondes d'énergie dans le tissu.
Le groupe de recherche du RAP a récemment découvert que l'énergie du froid léger pénètre dans l'eau comme une «onde de choc». Compte tenu de cela, le groupe a décidé d'examiner si la lumière térahertz pouvait également avoir un effet comme celui-ci sur un tissu.
Ils ont choisi d'étudier l'utilisation d'une protéine appelée actine, qui est un élément clé qui structure les cellules vivantes. Il peut exister sous deux conformations, appelées (G) -actine et (F) -actine, qui ont des structures et des fonctions différentes, car la (F) -actine est un long filament constitué de chaînes polymères de protéines.
En utilisant la microscopie à fluorescence, ils ont examiné l'effet du rayonnement térahertz sur la croissance des chaînes dans une solution aqueuse d'actine et ont constaté qu'il entraînait une diminution des filaments. En d'autres termes, la lumière térahertz empêchait en quelque sorte la (G) -actine de former des chaînes et de devenir (F) -actine.
Ils ont considéré la possibilité qu'elle soit causée par une augmentation de la température, mais ont constaté que la petite augmentation, d'environ 1,4 degrés Celsius, n'était pas suffisante pour expliquer le changement, et ont conclu qu'il était très probablement provoqué par une onde de choc.
Pour tester davantage l'hypothèse, ils ont effectué des expériences sur des cellules vivantes et ont constaté que dans les cellules comme dans la solution, la formation de filaments d'actine était perturbée. Cependant, rien n'indiquait que le rayonnement avait provoqué la mort des cellules.
Selon Shota Yamazaki, le premier auteur de l'étude, publiée dans Rapports scientifiques, « Il était assez intéressant pour nous de voir que le rayonnement térahertz peut avoir un effet sur les protéines à l'intérieur des cellules sans tuer les cellules elles-mêmes. Nous serons intéressés à rechercher des applications potentielles dans le cancer et d'autres maladies. »
Le rayonnement térahertz entre dans diverses applications aujourd'hui, et il est important de bien comprendre son effet sur les tissus biologiques, à la fois pour évaluer les risques et pour rechercher des applications potentielles. «
Chiko Otani, chef du groupe de recherche, RIKEN
La source:
Référence de la revue:
Yamazaki, S., et al. (2020) Propagation de l'énergie d'irradiation THz à travers des couches aqueuses: démolition des filaments d'actine dans les cellules vivantes. Rapports scientifiques. doi.org/10.1038/s41598-020-65955-5.
