Des scientifiques obtiennent un aperçu sans précédent sur l’intérieur et l’extérieur des cellules grâce à une nouvelle technique d’imagerie
Le monde microscopique des cellules et des bactéries est incroyablement important à comprendre, mais délicat à étudier en détail, surtout sans endommager les sujets. Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont mis au point une nouvelle technique de microscopie qui combine deux techniques existantes, permettant aux scientifiques de créer des images 3D haute définition des cellules à l’intérieur et à l’extérieur.
Image d’entête : en combinant deux méthodes de microscopie, les chercheurs de l’EPFL sont en mesure de voir simultanément ce qui se passe à l’intérieur d’une cellule et sur sa membrane, ce qui donne un aperçu sans précédent des processus cellulaires qui se produisent lors d’une infection, par exemple. (LBNI-LBEN)
Les scientifiques disposent d’un grand nombre de techniques d’imagerie microscopique différentes, mais elles ont toutes leurs avantages et leurs inconvénients. La microscopie électronique peut révéler des détails complexes sur la surface d’un spécimen, mais elle ne peut pas être utilisée sur des cellules vivantes, car l’intensité du faisceau d’électrons détruit l’échantillon. D’autres méthodes, comme la microscopie à fluorescence, n’endommagent pas l’échantillon, mais ont un coût en termes de résolution.
Pour cette nouvelle étude, les chercheurs de l’EPFL ont donc commencé par développer leur propre technique d’imagerie. Elle est basée sur une technique existante, la microscopie à sonde locale, qui consiste à toucher un échantillon avec la pointe d’une sonde pour cartographier sa surface. L’équipe de l’EPFL a donc remplacé cette sonde par un nanopore en verre qui mesure le flux d’ions sans avoir à toucher l’échantillon. Ils ont appelé cette méthode « microscopie de conductance ionique à balayage » (SICM pour Scanning ion conductance microscopy).
L’équipe a combiné cette nouvelle technique SICM avec une technique existante, l’imagerie par fluctuation optique stochastique (SOFI pour Stochastic/ Super-resolution optical fluctuation imaging), qui permet de regarder à l’intérieur des cellules les diverses molécules et processus qui s’y déroulent. Ces deux techniques permettent aux scientifiques de prendre simultanément des images 3D haute définition de l’intérieur et de l’extérieur des cellules.
A partir de l’étude : la nouvelle technique d’imagerie microscopique de l’équipe permet aux scientifiques d’observer une série de processus cellulaires tels que la dynamique de la membrane des cellules de mammifères, la différenciation cellulaire et l’infection bactérie-cellule hôte. (Vytautas Navikas et col./ Nature Communications)
Selon Samuel Mendes Leitão, l’un des auteurs de l’étude :
La membrane d’une cellule est l’endroit où elle interagit avec son environnement. C’est là que se produisent de nombreux processus biologiques et changements morphologiques, comme lors d’une infection cellulaire. Notre système permet aux chercheurs d’analyser les arrangements moléculaires à l’intérieur de la cellule et de déterminer comment ils sont corrélés à la dynamique de la membrane.
Le plus important est peut-être qu’ils peuvent suivre les processus dans le temps, sur des échelles allant de moins d’une seconde à plusieurs jours. Lors de tests, l’équipe a pu observer des cellules de mammifères se déplacer, communiquer, se différencier, engloutir des molécules à travers leurs membranes et être infectées par des bactéries.
Selon les chercheurs, cette nouvelle technologie serait un outil très utile pour la biologie des infections, l’immunologie et la neurobiologie, mais elle pourrait également être utilisée dans d’autres domaines, comme la science de l’énergie, pour faciliter la production de combustibles solaires.
L’étude publiée dans la revue ACS Nano et dans Nature Communications : Correlative 3D microscopy of single cells using super-resolution and scanning ion-conductance microscopy et présentée sur le site de l’École polytechnique fédérale de Lausanne : Une technique d’imagerie dévoile la vie des cellules en direct.