Les lanthanides sont des éléments chimiques de la famille des terres rares qui ont de formidables propriétés de luminescence. Pour cette raison, ils sont des composants indispensables pour de nombreuses technologies actuelles (lasers, dispositifs d’éclairages, écrans, encres anti-contrefaçon pour les billets de banque, etc). Leurs propriétés de luminescence sont très particulières en comparaison de celles des molécules organiques fluorescentes et pourraient être intéressantes pour des applications en imagerie biologique ou médicale par microscopie.​​

​Dans cet article, les chercheurs du CEA-Irig [Collab​oration] décrivent un nouveau pas vers cet objectif. L’émission des lanthanides se distingue de celle des molécules organiques fluorescentes par des raies d’émission très fines, à des longueurs d’onde fixes et caractéristiques de chaque lanthanide et par une émission lumineuse très longue, de l’ordre de la microseconde à la milliseconde au lieu de la nanoseconde pour la luminescence naturelle provenant des cellules ou des fluides biologiques. Leur émission peut donc être aisément discriminée de la luminescence endogène biologiques lors des expériences de microscopie, ce qui est d’un intérêt majeur. Les lanthanides, sous forme de cations sont toxiques et ils doivent être encapsulés dans une molécule – on parle alors de complexe métallique ou complexe de lanthanide – pour être utilisé dans le vivant. Jusqu’à présent, la difficulté avec les complexes de lanthanides était l’absence de contrôle de leur pénétration dans les cellules et de leur répartition en leur sein, la plupart des complexes de lanthanides décrits dans la ​littérature scientifique capables de pénétrer dans les cellules se retrouvant dans les lysosomes, qui sont​ les poubelles​ des cellules. Les chercheurs du LCBM​​ ont greffé des complexes de lanthanide sur des peptides capables de rentrer dans les cellules vivantes et d’atteindre le cytosol pour se répartir uniformément dans celles-ci. Ainsi des images de microscopie ont pu être obtenues, montrant la répartition du lanthanide dans toute la cellule, indiquant que la sonde avaient atteint son objectif plutôt que de finir dans les lysosomes (Images).

Cette étude est un premier pas vers la création et l’utilisation par les biologistes de sondes intelligentes pour la microscopie, à base de lanthanides et capable de détecter et localiser des molécules d’intérêt présentes dans les cellules et mieux comprendre leur métabolisme.​
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Collaboration

• ​​École Normale Supérieure, Lyon
• Institut pour l’Avancée des Biosciences, Grenoble