Découverte d’une méthode pour rendre temporairement transparents la peau et les muscles avec un simple colorant alimentaire

 (theguardian.com)
2 points par GN⁺ 2024-09-07 | 1 commentaires | Partager sur WhatsApp
  • Des chercheurs de Stanford University ont montré qu’un colorant alimentaire courant pouvait rendre temporairement transparents la peau, les muscles et les tissus conjonctifs d’animaux vivants, permettant d’observer les organes et les vaisseaux sanguins
  • Le colorant alimentaire jaune tartrazine modifie l’indice de réfraction des tissus pour réduire la diffusion de la lumière, en laissant notamment les longueurs d’onde rouges pénétrer plus profondément
  • Du blanc de poulet est devenu transparent à la lumière rouge quelques minutes après avoir été plongé dans une solution de tartrazine, et chez la souris, les organes sous la peau abdominale ainsi que les vaisseaux sanguins du cerveau ont pu être observés
  • Cette transparisation est réversible et reproductible, mais pour l’instant la profondeur de pénétration du colorant limite la profondeur observable
  • La méthode n’a pas encore été testée chez l’humain et sa sécurité doit être démontrée, mais des usages médicaux potentiels existent pour repérer des veines, surveiller des maladies digestives ou détecter des tumeurs

Observer des tissus vivants avec un colorant alimentaire

  • Des chercheurs de Stanford University ont confirmé qu’un colorant alimentaire courant pouvait rendre temporairement transparents la peau, les muscles et les tissus conjonctifs
  • En appliquant le colorant sur l’abdomen de souris, le foie, les intestins et la vessie sont devenus visibles à travers la peau abdominale
  • Dans une expérience où le colorant a été appliqué sur la tête rasée de souris, il a été possible d’observer les vaisseaux sanguins du cerveau
  • La peau traitée retrouve sa couleur d’origine après rinçage du colorant

Principe de fonctionnement : aligner les indices de réfraction pour réduire la diffusion de la lumière

  • Lorsque la lumière pénètre dans un tissu biologique, elle est fortement diffusée à cause des différences d’indice de réfraction entre des structures internes comme les membranes lipidiques et les noyaux cellulaires
  • La lumière se courbe lorsqu’elle passe entre des milieux d’indices de réfraction différents, et cette diffusion rend les tissus opaques
  • Certains colorants peuvent laisser passer plus facilement certaines longueurs d’onde de lumière à travers la peau et d’autres tissus
  • Lorsqu’un colorant fortement absorbant modifie l’indice de réfraction du tissu, l’écart d’indice entre différents tissus diminue et la diffusion est supprimée
  • Cette approche rappelle le principe du roman The Invisible Man de HG Wells en 1897, où l’indice de réfraction d’un objet est ajusté à celui de l’air ambiant

Résultats des expériences avec la tartrazine

  • Les expériences de l’équipe ont été publiées dans Science
  • Du blanc de poulet frais est devenu transparent à la lumière rouge quelques minutes après avoir été plongé dans une solution du colorant alimentaire jaune tartrazine
    • La tartrazine est un colorant alimentaire jaune utilisé dans des produits comme les Doritos ou les boissons SunnyD aux États-Unis
    • Le colorant réduit la diffusion de la lumière à l’intérieur des tissus, ce qui permet à la lumière de pénétrer plus profondément
  • Après application de tartrazine sur le bas-ventre de souris, la peau abdominale est devenue transparente et les intestins ainsi que d’autres organes sont devenus visibles
  • Après application du colorant sur la tête rasée de souris, les chercheurs ont observé les vaisseaux sanguins du cerveau avec la technique laser speckle contrast imaging
  • Le Dr Guosong Hong explique qu’on s’attend normalement à ce qu’un colorant rende un objet moins transparent, mais que lorsqu’on dissout la tartrazine dans un muscle ou une peau opaque, plus la quantité de tartrazine augmente, plus l’image devient nette dans la zone des longueurs d’onde rouges

Limites et sécurité

  • Les chercheurs ont évalué ce processus comme réversible et reproductible
  • La peau retrouve sa couleur naturelle après rinçage du colorant
  • Pour l’instant, la profondeur de transparisation est limitée par la profondeur de pénétration du colorant
  • Hong estime que des patchs à micro-aiguilles ou des injections pourraient permettre d’acheminer le colorant plus profondément
  • La procédure n’a pas encore été testée chez l’humain et sa sécurité d’utilisation doit être démontrée, en particulier si le colorant est injecté sous la peau

Usages médicaux possibles

  • Si elle pouvait être appliquée à l’humain, cette méthode pourrait servir dans plusieurs situations médicales
    • repérer l’emplacement d’une blessure
    • trouver une veine pour une prise de sang
    • surveiller des maladies digestives
    • détecter des tumeurs
  • Hong évoque la possibilité de diagnostiquer des tumeurs profondes en observant directement les tissus plutôt qu’en recourant à une biopsie invasive
  • Le fait de trouver plus facilement les veines pourrait aider à réduire la douleur lors des prises de sang

Potentiel d’extension comme outil de recherche

  • De nombreux scientifiques utilisent des animaux naturellement transparents comme les zebrafish pour étudier comment des organes et des maladies comme le cancer se développent dans des organismes vivants
  • L’usage de colorants de transparisation pourrait élargir l’éventail des animaux pouvant être étudiés de la même manière
  • Dans un article d’accompagnement, Christopher Rowlands et Jon Gorecki de l’Imperial College London estiment que cette procédure suscitera un intérêt très large
  • Combinée aux technologies modernes d’imagerie, elle pourrait servir à imager l’ensemble du cerveau d’une souris ou à détecter des tumeurs situées sous des tissus épais de plusieurs centimètres

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1 commentaires

 
GN⁺ 2024-09-07
Avis sur Hacker News

  • Quand j’étais enfant, j’ai lu une nouvelle qui ressemblait à du Paul Jennings : après avoir été mordu par un insecte étrange, un garçon avait la peau transparente et devait vivre dans une grotte.
    Quelques années plus tard, il se faisait mordre à nouveau, sa peau redevenait normale et il retournait dans la société, mais entre-temps tout le monde était devenu transparent, si bien qu’il redevenait un paria.

  • Ils disent que cela n’a pas été testé chez l’humain, mais s’il n’y a pas une raison évidente, pour un spécialiste, pour laquelle ça ne fonctionnerait pas chez l’humain, j’ai du mal à croire que personne au labo ne l’ait essayé discrètement sur soi.

    • J’allais poster cet article du Guardian avant qu’il n’arrive sur HN, puis j’ai vu qu’il s’agissait d’expériences sur des souris et j’ai renoncé.
      Chaque fois que je poste un papier ou un article similaire, quelqu’un répond aussitôt « ça n’a marché que chez la souris » ; là, j’ai l’impression qu’on a déjà dépassé ce stade.
    • L’article exagère certains points. La peau ne devient pas transparente pour toute la lumière, seulement pour certaines longueurs d’onde rouges.
      Et il faut probablement une concentration suffisamment élevée pour que ce ne soit pas aussi facile à retirer que l’article le laisse entendre ; je m’inquiète aussi d’une éventuelle toxicité à forte dose.

  • C’est étonnant qu’un colorant aussi courant, utilisé précisément pour teindre, ait une propriété comme celle-ci qui n’ait pas encore été expliquée.
    Y a-t-il une limite évidente que tout spécialiste en chimie ou en biologie verrait immédiatement, ou bien est-ce vraiment le hasard qui a empêché jusqu’ici d’essayer cette approche ?

    • En pratique, il faut peut-être une concentration assez élevée, ce qui expliquerait que cela n’arrive pas d’ordinaire.
      Le fait, mentionné plus bas, que la peau des souris soit plus fine se tient aussi, même s’il existe des zones où la peau est assez fine, comme les oreilles ou les poignets.
      J’ai le sentiment qu’un YouTuber courageux va tester ça avant que les auteurs de l’article n’obtiennent une approbation éthique ; je referai une recherche dans un mois ou deux.
    • Avec une substance aussi courante, on pourrait penser que quelqu’un s’en serait renversé dessus et aurait remarqué cet effet, c’est étrange.

  • Article scientifique : « Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules », https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm6869

    • Il explique qu’en réduisant la différence d’indice de réfraction entre l’eau et les lipides, les tissus biologiques vivants deviennent optiquement transparents.
      Le plus étonnant, c’est que cela a été prédit par un modèle d’optique classique [1].
      [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_oscillator_model

  • C’est amusant d’imaginer que chaque fois que je bois du Fanta, mes intestins deviennent transparents, et que seuls les microbes qui y vivent peuvent le voir.
    Les microbes doivent aussi être « stupéfaits » à leur façon.

    • Toute substance est transparente à une certaine longueur d’onde.

  • D’après l’article, le colorant est la tartrazine, FD&C Yellow 5 ou E102.

    • Le Yellow #5 sur la peau ne la rend pas transparente.
      Source : Doritos

  • Cela n’a jamais été testé chez l’humain.
    Certaines grenouilles d’Amérique tropicale (Centrolenidae) ont évolué pour devenir naturellement transparentes, et plusieurs poissons, notamment des Siluriformes et des Perciformes, possèdent des capacités similaires ; ce trait a donc évolué plusieurs fois chez les vertébrés inférieurs.
    Mais leur métabolisme diffère de celui des humains, et la peau des souris est beaucoup plus fine que la peau humaine. Cet effet ne fonctionnera sans doute que chez de très petits animaux et se heurtera à des limites optiques au-delà d’une certaine épaisseur. Peut-être que cela fonctionnerait sur un doigt, mais difficilement sur le cœur ; pour l’instant, mon niveau d’attente est de 4 sur 10.

    • Cela dit, des milliards de personnes ont ingéré cette substance au cours de l’année écoulée, y compris sous forme pharmaceutique pour fabriquer des comprimés jaunes.
      À forte dose, c’est peut-être plus problématique, mais il y a de bonnes chances que ce soit assez sûr et que cela mérite des tests supplémentaires.

  • On dit qu’appliqué sur le cuir chevelu de rongeurs, cela permettait de voir les vaisseaux sanguins du cerveau ; depuis quand les souris n’ont-elles plus de crâne ?

    • Le crâne des souris est très fin, au point qu’on peut parfois faire de l’imagerie directement à travers.
    • J’ai pensé la même chose, mais plus loin dans l’article, il est indiqué que c’était le résultat de l’utilisation conjointe de l’imagerie par speckle laser et du colorant.
    • L’article dit que l’imagerie par speckle laser a été utilisée pour l’expérience sur le cerveau.

  • S’il y en a dans les Doritos, pourquoi les joueurs de Call of Duty ne sont-ils pas toujours transparents ?

    • La peau est transparente, mais la poudre de Cheetos ne l’est pas.
    • Peut-être que l’estomac a été transparent tout ce temps sans que personne ne le sache.