Des nano-balances pour peser des virus

Une équipe de chercheurs français a élaboré une nouvelle technologie de spectrométrie de masse basée sur des résonateurs nanomécaniques, capables de mesurer la masse de particules jusqu’alors inaccessibles aux technologies commerciales.

Si l’on peut mesurer la masse d’un camion ou d’un atome, les chercheurs ne disposaient jusqu’ici d’aucun outil pour peser certains nano-objets appartenant à des gammes de masses intermédiaires entre ces deux extrêmes. L’équipe du CEA, du CNRS, de l’Inserm, et des Universités Grenoble-Alpes et Paris-Sud/Paris-Saclay, a démontré l’efficacité de cette nano-balance en mesurant la masse d’une capside d’un virus bactériophage, expérience décrite dans Science le 23 novembre.

Les technologies actuelles de mesure de masse peuvent peser un camion de plusieurs tonnes ou un atome d’hydrogène, mais un vide technique existe pour tout une gamme de masses intermédiaires, notamment dans le domaine des objets nanométriques où se trouvent les virus, des biomarqueurs de pathologies comme les cancers ou maladies dégénératives, ou encore les nanoparticules médicales synthétiques.

Les chercheurs du CEA ont voulu combler ce vide en concevant un système en trois étages : nébulisation [1] des espèces en solution, focalisation du faisceau de particules et mesure de la masse de ces particules par un réseau de nanorésonateurs mécaniques.

Un virus sur la nanobalance, un outil de choix dans la lutte contre l’antibiorésistance

Grâce à ce nouveau système, l’équipe a pu mesurer la masse d’une capside de virus, celle du phage T5 (100 Megadaltons [2]). Ce virus tueur de bactéries est un représentant des bactériophages, qui sont considérés comme une alternative prometteuse aux antibiothérapies classiques. Sa composition moléculaire est connue, sa masse théorique l’est aussi, mais les instruments commerciaux ne pouvaient pas, jusqu’alors, mesurer précisément sa masse. Pourtant cela permettrait un contrôle-qualité de la production de ce virus et d’autres bactériophages en vue d’une antibiothérapie par exemple.

Ce système peut donc répondre à ce besoin, avec une efficacité de détection 6 ordres de grandeur plus importante que les systèmes nanomécaniques existants, qui recourent à l’ionisation des espèces, et ce, dans un temps d’analyse raisonnable.

A gauche : système développé par l’équipe, capable de mesurer la masse d’objets nanométriques. Le système est conçu en trois étapes : nébulisation (vaporisation sous pression du liquide dans lequel se trouve les nanoparticules étudiées) à gauche, focalisation via des lentilles (milieu) et ’ pesée ’ par un nanorésonateur (à droite). - CEA. A droite : Le système de ’ nano-pesée ’ publié dans Science a été testé pour mesurer la masse de la capside d’un virus, le bactériophage T5, dont on ne pouvait qu’estimer la masse théorique. D’une taille de 93nm, cette capside virale pèse ~105 Megadaltons. - Pascale Boulanger / I2BC / CEA [1] Vaporisation sous pression d’un liquide [2] 1 Dalton - environ la masse d’un atome d’hydrogène. L’échelle de masse d’une molécule dans une cellule varie de quelques dizaines à la centaine de milliers de Dalton.

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Sergio Dominguez-Medina et. al.,
Science, Vol. 362, Issue 6417, pp. 918-922
aat6457