Super-résolution au carré pour révéler la complexité des synapses
Publié par Adrien le 29/10/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
La microscopie de super-résolution offre d'énormes possibilités de démêler l'architecture complexe et dynamique des cellules vivantes. Cependant, les microscopes de super-résolution actuels sont bien adaptés pour révéler la distribution des protéines ou la morphologie cellulaire, mais pas les deux. Les chercheurs ont surmonté ce problème en combinant l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ;...) de molécules uniques et la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre...) STED sur une seule plateforme, permettant de révéler la morphologie et l'organisation (Une organisation est) moléculaire des synapses à des échelles nanoscopiques. L'étude a été publiée dans la revue Nature Methods.


Figure: Super-résolution au carré: L'image de gauche montre les positions et les mouvements de protéines d'échafaudages et protéines de signalisation (taches vertes et traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne...) ondoyantes) à l'intérieur et autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) des épines dendritiques (bleu clair), qui sont le site des synapses excitatrices des neurones. Sur l'image de droite, le marquage ponctuel (En géométrie, un point est le plus petit élément constitutif de l'espace de travail.) montre la localisation nanoscopique des synapses au sein de la morphologie complexe et dense des neurones.
© Valentin Nägerl & Jean-Baptiste Sibarita

La microscopie de super-résolution, ou nanoscopie, est devenue un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) important pour la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire...) cellulaire et les neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du...). Elle permet l'accès optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) aux compartiments nanométriques (1 nanomètre = 1 milliardième de mètre) et à la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de signalisation à l'intérieur des cellules vivantes. Au cours des dernières années, nous avons assisté à une diversification et à une cross-fertilisation importantes de ces techniques, permettant l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) et l'analyse de plus en plus précise d'échantillons biologiques complexes. Toutefois, les deux principales techniques de super-résolution, fondées sur l'induction de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »)....) stochastique (par la localisation de molécules individuelles) ou déterministe (par déplétion), ont évoluées séparément en tant que technologies concurrentes, laissant leur synergie potentielle inexploitée. Compte tenu de leur complémentarité, leur combinaison (Une combinaison peut être :) au sein d'un même microscope pourrait offrir une solution "best of two-worlds", comblant ainsi le fossé des connaissances entre l'organisation moléculaire et morphologique des cellules.

Les chercheurs ont développé un tel microscope, permettant d'observer à l'échelle nanométrique les positions et mouvements des protéines synaptiques dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent....) morphologique de la synapse. Ils démontrent ainsi la performance supérieure du nouveau système par rapport aux approches existantes, en offrant l'accès à la connaissance synchrone de ces deux informations cruciales pour déchiffrer la nanobiologie cellulaire.

Ce nouvel instrument a été conçu de manière modulaire et polyvalente, permettant aisément d'intégrer d'autres techniques de nanoscopie de pointe, telles que le uPAINT (Universal Point (Graphie) Accumulation for Imaging Nanoscale Topography) et le SUSHI (SUper-resolution Shadow Imaging), mises au point ces dernières années.

De nouvelles fonctionnalités qui pousseront les performances du système à un niveau encore plus élevé, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en le rendant plus facile d'utilisation, sont déjà en cours de développement. Cela devrait ouvrir la voie à de nouvelles découvertes en biologie cellulaire et neurosciences.

Pour en savoir plus

A super-resolution platform for correlative live single-molecule imaging and STED microscopy.
Inavalli VVGK, Lenz MO, Butler C, Angibaud J, Compans B, Levet F, Tønnesen J, Rossier O, Giannone G, Thoumine O, Hosy E, Choquet D, Sibarita JB, Nägerl UV.
Nat Methods. 2019 Oct 21. doi: 10.1038/s41592-019-0611-8. [Epub ahead of print]
Page générée en 0.007 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique