Nouvelle technique améliore l'imagerie cellulaire

Les scientifiques cherchent constamment de meilleures façons de voir des détails minuscules dans les cellules et d'autres structures biologiques. Une nouvelle méthode qui a attiré l'attention s'appelle la microscopie de localisation par interférence en vortex (VILM). Cette technique permet aux chercheurs de créer des Images 3D super claires, les aidant à comprendre les structures complexes à l'intérieur des cellules.

#L'importance de la microscopie à super-résolution

Ces dernières années, il y a eu beaucoup de progrès dans la microscopie à super-résolution. Cette technologie permet aux scientifiques de visualiser des détails beaucoup plus petits que ce que les microscopes traditionnels peuvent montrer. Parmi ces méthodes, la microscopie de localisation de molécule unique (SMLM) se démarque. La SMLM fonctionne en contrôlant la lumière émise par de toutes petites molécules, permettant aux chercheurs de localiser leur position avec une grande précision.

Cependant, obtenir des images 3D claires à partir de SMLM est un défi. Bien que la SMLM puisse facilement trouver la position des molécules sur le côté (horizontal), elle a du mal avec la profondeur (vertical). Beaucoup de techniques utilisées pour améliorer la résolution 3D ont rendu l'équipement plus complexe et plus difficile à utiliser.

#Qu'est-ce que la microscopie de localisation par interférence en vortex (VILM) ?

La VILM est une nouvelle technique qui simplifie le processus d'obtention d'images 3D. En utilisant des faisceaux en vortex et un arrangement spécial de lentilles, la VILM peut recueillir des informations détaillées sur la position de petites molécules. Cela signifie que les chercheurs peuvent obtenir des images de haute qualité de structures biologiques, comme des protéines et des cellules, sans avoir besoin d'équipements compliqués.

#Comment fonctionne la VILM ?

Au cœur de la VILM se trouve le concept d'interférence en vortex. Cela implique d'utiliser des masques de phase spéciaux qui façonnent la lumière en un motif unique connu sous le nom de "faisceau en donut". Lorsque deux de ces faisceaux se croisent, ils créent une fonction de diffusion (PSF) bilobée, qui ressemble à deux formes de goutte. L'orientation de cette forme bilobée change selon l'endroit où se trouve la molécule dans l'échantillon, permettant aux scientifiques de déterminer sa position 3D.

Au lieu d'avoir besoin de plusieurs canaux de sortie, la VILM peut effectuer des mesures en utilisant juste un canal. Cela simplifie les choses tout en maintenant la qualité d'imagerie élevée. Le résultat est un système qui peut produire des images avec une Résolution axiale (de profondeur) bien meilleure que ce que les méthodes traditionnelles offrent.

#Les avantages de la VILM

1. Opération simplifiée : L'équipement est plus facile à installer et à utiliser par rapport aux techniques de super-résolution traditionnelles.

2. Haute précision : La VILM peut atteindre une bien meilleure résolution de profondeur que plusieurs autres méthodes, ce qui aide à imager précisément des structures au niveau moléculaire.

3. Accessibilité large : En rendant la technologie plus simple, plus de labos peuvent l'utiliser, permettant à un plus large éventail de chercheurs d'explorer et d'apprendre sur les structures biologiques.

#Obtenir une haute résolution

Les chercheurs ont découvert que la VILM offre une résolution axiale théorique qui est 2 à 3 fois meilleure que la résolution latérale. Cela signifie qu'elle peut montrer avec précision la position des molécules le long de l'axe de profondeur, ce qui est crucial pour étudier des arrangements complexes dans les cellules.

En pratique, la VILM a montré d'excellentes performances en imagerie des Microtubules, qui sont des composants essentiels du squelette cellulaire. En utilisant la VILM pour examiner des cellules, les scientifiques peuvent voir comment ces structures sont arrangées et comment elles interagissent avec des protéines de signalisation, qui sont cruciales pour la communication cellulaire.

#Valider la technique VILM

Pour tester l'efficacité de la VILM, les scientifiques ont créé un système optique qui suit les principes de l'interférence en vortex. Ils visaient à prouver que cette nouvelle approche fonctionne comme prévu. En examinant des marqueurs fluorescents, le système a produit des PSF bilobés qui correspondaient aux attentes théoriques.

À mesure que les scientifiques ajustaient l'échantillon, ils pouvaient voir l'orientation des formes bilobées changer, confirmant que le système capturait avec précision les informations de coordonnées tridimensionnelles des molécules.

#Imager les structures cellulaires

Dans les applications pratiques, la VILM a été utilisée pour visualiser les microtubules dans les cellules. Ces minuscules structures sont vitales pour la forme et le fonctionnement de la cellule. En les étiquetant avec des marqueurs fluorescents spécifiques, les chercheurs pouvaient produire des images 3D claires montrant leur structure creuse. Les résultats étaient impressionnants, révélant deux pics distincts dans les données axiales représentant l'arrangement des microtubules.

La VILM s'est également révélée utile pour étudier les adhésions focales, qui sont des zones où les cellules se fixent à leur environnement. En utilisant la technique, les chercheurs ont examiné comment des protéines spécifiques, qui jouent des rôles vitaux dans la signalisation et l'attachement cellulaire, sont organisées dans ces régions. Les résultats ont montré que la VILM peut fournir des données de localisation précises sur le positionnement de différentes protéines dans les cellules.

#Conclusion : L'avenir de la nanoscopie

Le développement de la VILM représente une avancée passionnante dans le domaine de la microscopie. En combinant l'interférence en vortex avec des techniques de localisation de molécule unique, les chercheurs peuvent obtenir des images d'une précision ultra-élevée tout en gardant le montage simple. Cela pourrait mener à de nouvelles découvertes sur les structures et fonctions cellulaires, approfondissant notre connaissance de la biologie au niveau moléculaire.

À mesure que la technologie continue de progresser, on peut s'attendre à ce que la VILM et des techniques similaires deviennent encore plus répandues dans les laboratoires du monde entier, renforçant notre capacité à explorer les complexités de la vie à une échelle microscopique.