outils pour l'électromanipulation de l'intérieur des cellules biologiques – INTCELL

L’objectif du projet INTCELL est de mettre en place les outils théoriques et expérimentaux pour manipuler l’intérieur des cellules biologiques à l’aide de champ électromagnétiques. Les impulsions électriques utilisées jusqu’à présent ont des effets focalisés exclusivement au niveau de la membrane externe des cellules. Ces effets (en particulier l’électroporation) sont utilisés en routine en biologie et en médecine (par exemple, en électrochimiothérapie antitumorale). Depuis peu, un autre type d’impulsions électriques a commencé à être utilisé : des impulsions d’une durée de 10 à 300 nanosecondes de forte amplitude de champ (10 à 150 kV/cm). Ces impulsions ont des effets au niveau de la membrane externe mais aussi au niveau des membranes internes. INTCELL s’intéressera à l’étude théorique et expérimentale des effets d’impulsions d’une durée égale ou inférieure à 10 ns qui pourraient avoir des effets préférentiels au niveaux des membranes internes des cellules. L’étude théorique effectuée par les partenaire 3 et 4 portera sur la description par dynamique moléculaire des changements que ces impulsions peuvent provoquer au niveau des membranes. Elle portera aussi sur l’élaboration de modèles mathématiques permettant de décrire la microdosimétrie des champs électriques générés à l’intérieur de la cellule par ces impulsions. Cela permettra d’émettre des hypothèses sur les paramètres électriques de ces impulsions permettant d’altérer de façon spécifique la membrane des organites intracellulaires (noyau, mitochondries, vésicules …). Ces hypothèses seront évaluées expérimentalement. Le partenaire 1 est un des experts mondiaux dans la conception de générateurs capables de délivrer les impulsions électriques de moins de 10 ns et d’une amplitude de plusieurs à plusieurs dizaines de kilovolts. Il fournira les machines capables de délivrer les impulsions pressenties par l’approche théorique, mais également répondant aux contraintes de la biologie, fournies par le partenaire 2. Ce dernier a déjà une expérience dans l’exposition des cellules à ce type d’impulsions et des contraintes des systèmes d’exposition. Il a déjà mis en évidence des effets (soumis à publication). Dans le cadre d’INTCELL le partenaire 2 évaluera des effets biologiques sur le noyau, les vésicules ou les mitochondries résultant d’un effet spécifique d’impulsions bien définies. INTCELL est donc une étude interdisciplinaire complexe destinée à développer : de nouveaux modèles moléculaires de la perturbation des membranes biologiques exposées à des impulsions électriques ultracourtes à forte composante fréquentielle, de nouveaux modèles cellulaires de la perturbation des cellules biologiques exposées à ces impulsions, de nouveaux générateurs d’impulsions capables de délivrer les impulsions, et de réaliser les études expérimentales permettant de monter la manipulation spécifique de la membrane de certains organites intracellulaires, en étant capables de provoquer des réactions physiologiques spécifiques des cellules exposées aux impulsions électriques. INTCELL tend aussi à construire le lien manquant entre les échelles moléculaire et macroscopique, pour aboutir à une modélisation multi-échelle décrivant de manière plus rigoureuse les effets locaux d'un champ électromagnétique appliqué cellules. INTCELL, qui combine des aspects in silico, des aspects de développement technologique et des aspects d’expérimentation biologique, est un projet très original et ambitieux, mais il réunit les meilleurs experts français dans le domaine permettant de mener à terme un tel projet interdisciplinaire.