Une nouvelle technique d'imagerie offre un aperçu inédit des cellules et de leur fonctionnement

La combinaison des deux méthodes de microscopie offre un aperçu sans précédent des cellules — © LBNI-LBEN

Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont mis au point une nouvelle technique de microscopie combinant deux techniques existantes, permettant de créer des images haute résolution, et en trois dimensions, des cellules.

Les cellules comme vous ne les avez jamais vues

Nous disposons d’un grand nombre de techniques d’imagerie microscopique différentes, toutes avec 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 offrent une résolution limitée.

Pour ces nouvelles recherches parues dans les revues ACS Nano et Nature Communications, les chercheurs de l’EPFL ont donc développé leur propre technique d’imagerie, basée sur la microscopie à sonde à balayage, qui consiste à piquer un échantillon avec la pointe d’une sonde pour cartographier sa surface. L’équipe a remplacé cette sonde par un nanopore en verre mesurant le flux d’ions sans avoir à toucher l’échantillon, et baptisé cette méthode « microscopie de conductance ionique à balayage » (SICM).

Dans un second temps, l’approche SICM a été combinée à une autre technique existante, l’imagerie par fluctuation optique stochastique (SOFI), permettant d’observer les différentes molécules et processus intervenant à l’intérieur des cellules. Ces deux procédés ont permis aux scientifiques de prendre simultanément des images 3D haute définition de l’intérieur et de l’extérieur de ces dernières.

La nouvelle technique d’imagerie microscopique permet d’observer une série de processus tels que (de haut en bas) la dynamique de la membrane cellulaire chez les mammifères, la différenciation cellulaire et l’infection bactérie-cellule hôte — © Vytautas Navikas et al. / Nature Communications

« La membrane constitue la partie de la cellule interagissant avec son environnement », explique Samuel Mendes Leitão, l’un des auteurs de l’étude. « 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. »

D’importantes implications

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.

Si cette nouvelle technologie constituerait un outil très utile pour la biologie des infections, l’immunologie et la neurobiologie, elle pourrait également être utilisée dans d’autres domaines, comme la science de l’énergie, pour faciliter la production de combustibles solaires.