Les secrets de la vie des cellules au plus profond des tissus
Protéines dans une mitose de cellule © 2012 EPFL
Une équipe de l’EPFL a mis au point une technique pour observer l’intimité des cellules. Pour la première fois, les chercheurs peuvent sonder des tissus vivants en profondeur et en haute résolution. Ils ont utilisé une molécule sensible à la lumière infrarouge.
Prenez des protéines, grâce à elles, vous pourrez construire des cellules, les faire fonctionner, bouger, se diviser, etc. Mais comment combiner ces pièces sans le mode d’emploi ? Une méthode consiste à apprendre en observant leur travail. Pour la première fois, les chercheurs de l’EPFL ont pu observer l’intimité des cellules en profondeur, même dans des tissus vivants, et avec une meilleure résolution qu’un microscope classique. Pour parvenir à scruter des protéines de la sorte, ils ont utilisé les propriétés d’une molécule qui révèle cette chimie avec de la lumière infrarouge.
Eclairer, mais pas trop
Le défi lors vient de la fragilité du vivant et du manque de transparence des tissus à certaines lumières. Les chercheurs utilisent une technique appelée "fluorophore". Grâce à la génétique, ils collent aux protéines des molécules sensibles à la lumière. Ainsi, lorsque les cellules sont éclairées, les protéines marquées deviennent lumineuses et il est possible de les voir au microscope. Jusqu’à présent, le processus utilisait des rayons lumineux intenses, qui détruisaient les cellules dès que les scientifiques forçaient l’éclairage pour voir les détails les plus fins ou traverser l’épaisseur des tissus organiques.
Peu énergétique et très pénétrante, la lumière infrarouge est idéale pour voir les processus des cellules profondément cachées dans l’organisme. Une équipe menée par Suliana Manley du Laboratoire de biophysique expérimentale et par Kai Johnsson du Laboratoire d’ingénierie des protéines a réalisé un vieux rêve de biologiste. Elle a mis au point une substance qui réagit à la lumière infrarouge et rend les protéines bien particulièrement brillantes pour faciliter leur observation.
Une technique prometteuse
« La force de la molécule que nous avons mis au point est d’être stable, facile à coupler aux protéines et de briller assez fortement, explique Gražvydas Lukinavičius. Ça faisait une dizaine d’années que les gens essayaient de mettre au point une telle molécule sensible à l’infrarouge pour observer des tissus en profondeur, ajoute son collègue Kai Johnsson. »
Grâce à cette molécule, les chimistes ont obtenu des résultats prometteurs. Ils ont notamment pu appliquer la méthode dite de la "super résolution", qui par un traitement mathématique additionne des clichés et permet d’améliorer sensiblement leur netteté. Les plus petits détails visibles sur des tissus vivants atteignent ainsi 50 à 60 nanomètres, soit quatre fois mieux qu’avec un simple microscope. Cette technique permet également de collecter assez d’images rapidement pour produire des vues en trois dimensions ou des animations révélant les processus en œuvre. Autant d’outils de recherche dont la précision est améliorée et la mise en place facilitée.