Les trois modes de microscopies enfin corrélées pour analyser un même échantillon
Publié par Adrien le 05/06/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSB
Une équipe de l'Institut Pasteur de Lille a réalisé un tour de force technologique en développant une méthodologie originale et innovante qui permet d'observer un échantillon, qu'il soit inorganique ou vivant, avec une résolution inégalée, à l'échelle nanométrique, en 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 visible des éléments invisibles à...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de super-résolution, en microscopie à force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) atomique et en microscopie électronique. Cette étude a été publiée le 21 avril 2017 dans la revue Methods in Cell Biology.

La microscopie corrélative permet de combiner des informations ultrastructurales obtenues en microscopie électronique avec l'identification de certains compartiments cellulaires et leur dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme...) en microscopie photonique. Cette méthode est nommée CLEM (correlative light electron microscopy). Il est ainsi possible d'examiner la structure fine d'une vésicule exprimant un marqueur fluorescent spécifique. Comme exemple, on peut citer l'autophagie (Autophagie, du grec αυτο (soi-même) et φαγειν (manger), dégradation d'une partie du cytoplasme de la cellule par ses propres...) avec la présence d'un marqueur moléculaire, Atg8/LC3-II, au niveau d'une vacuole avec une (autophagosome) ou deux (LC3-associated phagosome) membranes externes caractérisant ce type de compartiment intracellulaire. L'analyse en fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) peut être réalisée avec les techniques dites de super-résolution qui permettent d'avoir une résolution nanométrique ; cette approche définit le super-CLEM. Cette même résolution, voire plus encore, est obtenue en microscopie à force atomique (AFM) qui dérive de la microscopie à effet tunnel (L'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel, franchissement impossible selon la mécanique classique. Généralement, la fonction d'onde d'une particule,...) (ou STM scanning tunneling microscopy).


Figure: Comète d'actine de Shigella flexneri dans des cellules PtK2.
En haut, région scannée; en bas, zoom du rectangle (En géométrie, un rectangle est un quadrilatère dont les quatre angles sont des angles droits.) en ligne pointillée.
(a) Diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des activités...) du système biologique: bactéries en gris ; trois comètes sont présentes en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement...) et vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un...).
(b) Image en champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) large DIC.
(c) image en super-résolution photonique dSTORM.
(d) section en microscopie électronique à transmission (MET).
(e) Carte d'élasticité (profondeur d'indentation (Une indentation est un retrait par rapport à la norme. Cela peut se comprendre de quatre manières :) 30-45 nm).
(f) Carte d'élasticité superposée avec l'image dSTORM.
(g) Image dSTORM superposée avec l'image MET. Barre d'échelle 1 ?m.
© Frank Lafont

STM et AFM font partie de la microscopie de champ proche et ont permis l'éclosion d'un nouveau domaine: les nanosciences. En effet, il est ainsi devenu possible de voir et manipuler des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué...). L'AFM permet outre d'imager, de faire des mesures d'adhérence, de forces d'interactions, de viscosité et d'élasticité. Le principe repose sur l'indentation dans l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) d'un très petit levier dont le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense...) est suivi par un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...) réfléchi au dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux étaient les muscles les plus sollicités par les singes...) du levier vers une photodiode (Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de détecter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique.) 4 quadrant (En géométrie euclidienne : quart de la circonférence du cercle (lui-même divisé en 100 grades ou 90 degrés et leurs subdivisions respectives). Chacune des quatre portions du plan...).

Dans cette étude, les chercheurs présentent des résultats combinant pour la première fois les trois types de microscopie dans une approche corrélative, c'est-à-dire sur le même échantillon, qu'ils ont baptisée CLAFEM pour Correlative Light Atomic Force Electron Microscopy. Il est donc désormais possible d'ajouter aux analyses en CLEM la possibilité de réaliser des mesures physiques (mécaniques) sur des échantillons comme des cellules vivantes en milieu liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Cette prouesse technologique a été réalisée en utilisant un AFM couplé à un microscope permettant d'effectuer des mesures en super-résolution STED (Stimulated Emission Depletion ou déplétion (Le terme déplétion peut faire référence à :) par émission stimulée) avant que l'échantillon ne soit analysé en microscopie électronique à transmission ou à balayage (voir les exemples dans la publication d'une bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...) dans un autophagosome ou de l'analyse du cytosquelette).

Ce tour de force technologique, permet d'envisager l'étude, sur le vivant, de structures identifiées en fluorescence et dont les propriétés biophysiques peuvent être quantifiées avec une précision inégalée avant, une fois l'échantillon soumis à un traitement spécifique, d'en apprécier l'ultrastructure. Ceci permet également de pouvoir "sentir" l'intérieur de la cellule, tel un doigt discernant entre parties molles de la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné...) et parties dures (tendons et os), en utilisant la tomographie d'élasticité, une méthode également introduite par cette équipe en collaboration avec l'Ecole Polytechnique de Lausanne.

C'est une nouvelle ère (Une nouvelle ère (1/2) et Une nouvelle ère (2/2) sont des épisodes de la série télévisée Stargate Atlantis. Ce sont les deux premiers épisodes de la série (et donc de...) de caractérisation qui s'ouvre avec l'approche CLAFEM. Elle permet de déterminer les propriétés biophysiques de compartiments intracellulaires identifiés dont on peut suivre l'évolution dans des situations physiopathologiques. En particulier, on peut citer l'étude de l'effet de modifications de la composition lipidique ou du cytosquelette qui altérent les propriétés mécaniques des cellules lors de processus infectieux, neurodégénératifs, cancéreux ou lors de désordres métaboliques (diabètes, maladies lysosomiales...).
Page générée en 0.533 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