Illuminer les cellules en 3-D

Une révolution dans la microscopie optique permet aux scientifiques de zoomer sur des structures jamais visualisées auparavant avec la lumière visible. De nouvelles techniques de microscopie à super résolution en cours de développement dans plusieurs laboratoires permettent aux scientifiques de visualiser des structures qui étaient autrefois trop petites pour être vues au microscope optique, en raison de la limite de résolution inhérente imposée par la longueur d'onde de la lumière.

En utilisant une technique appelée PALM, Harald Hess et ses collègues peuvent localiser les positions de nombreuses protéines membranaires différentes en deux dimensions.

Des scientifiques du Janelia Farm Research Campus du Howard Hughes Medical Institute ont récemment annoncé la création d'une technique appelée microscopie de localisation photoactivée interférométrique (iPALM), qui leur permet de créer des images tridimensionnelles des structures à l'intérieur des cellules à la résolution la plus élevée jamais vue avec un microscope optique.

La technique, dont les détails ont été publiés récemment dans Actes de l'Académie nationale des sciences , ajoute une troisième dimension à une approche précédente appelée PALM, qui utilise des molécules fluorescentes qui peuvent être allumées et éteintes pour résoudre les détails de petites structures sous un microscope optique. Avec PALM, seule une petite fraction des molécules fluorescentes à l'intérieur d'une cellule est allumée à un moment donné, transformant une brume de lumière en un ensemble relativement clairsemé de points lumineux qui peuvent être résolus individuellement et qui révèlent la position des protéines marquées avec des éléments fluorescents. molécules. En assemblant de nombreuses images, les chercheurs créent une image complète en deux dimensions.

Pour ajouter une troisième dimension à PALM, les chercheurs se sont tournés vers l'interférométrie, une technique largement utilisée pour mesurer les angles et les distances à l'échelle microscopique. La lumière des molécules fluorescentes dans l'échantillon est capturée par le haut et par le bas, et les deux faisceaux lumineux sont envoyés vers un séparateur de faisceau qui les dirige vers trois caméras différentes. La quantité de lumière qui atteint chaque caméra peut être utilisée pour calculer la position verticale de chaque molécule fluorescente dans l'échantillon. En fin de compte, nous sommes en mesure d'obtenir la position dans les trois directions d'une molécule en moins de 20 nanomètres, soit environ 10 fois la taille d'une protéine moyenne, dit Harald Hess , la scientifique de Janelia Farm qui a dirigé l'étude. Cliquez ici pour voir des images de structures cellulaires créées à l'aide d'iPALM.

Jean Sadate , professeur de biochimie et de biophysique à l'Université de Californie à San Francisco, affirme que l'article est un tour de force pour pousser la résolution des microscopes optiques. Mais il ajoute que l'un des inconvénients de l'utilisation d'une résolution spatiale aussi élevée pour l'imagerie biologique est qu'elle nécessite actuellement la mort et la fixation chimique des cellules, de sorte qu'elle ne peut pas capturer les événements en temps réel. Le défi pour le domaine, dit Sedat, est de combiner les progrès de la résolution spatiale avec l'imagerie en temps réel des cellules vivantes.

Gleb Shtengel, l'un des leaders de la nouvelle technique, a déclaré que bien que le temps nécessaire pour combiner plusieurs images rende difficile la capture d'événements rapides avec iPALM, nous prévoyons de l'étendre aux images de cellules vivantes d'événements plus lents.

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