Des physiciens allemands ont développé une nouvelle technique pour piéger des cellules biologiques avec un faisceau laser. Grâce à cette technique, les chercheurs ont obtenu des images à super-résolution de l’ADN chromosomique au sein de E. coli cellules.
Image de la distribution de l’information génétique dans une cellule d’E. coli. E. coli cellule. Crédit image : Université de Bielefeld.
“L’un des problèmes auxquels sont confrontés les biologistes qui veulent examiner des cellules biologiques au microscope est que tout traitement préparatoire modifie les cellules”, ont déclaré les chercheurs.
“De nombreuses bactéries préfèrent pouvoir nager librement dans une solution. Les cellules sanguines sont similaires : elles sont continuellement en flux rapide, et ne restent pas sur les surfaces. En effet, si elles adhèrent à une surface, cela modifie leur structure et elles meurent.”
“Notre nouvelle méthode nous permet de prendre des cellules qui ne peuvent pas être ancrées sur des surfaces, puis d’utiliser un piège optique pour les étudier à très haute résolution”, a ajouté le professeur Thomas Huser, chef du groupe de recherche en photonique biomoléculaire à la faculté de physique de l’université de Bielefeld et auteur correspondant d’un article sur la recherche publié dans la revue. Nature Communications , le 13 décembre 2016.
” Les cellules sont maintenues en place par une sorte de rayon tracteur optique. Le principe de ce rayon laser est similaire au concept que l’on retrouve dans la série télévisée Star Trek.”
Le professeur Huser ajoute : “ce qui est spécial, c’est que les échantillons ne sont pas seulement immobilisés sans substrat, mais peuvent aussi être tournés et pivotés. Le faisceau laser fonctionne comme une main étendue pour effectuer des ajustements microscopiques.”
Lui et ses co-auteurs ont développé la procédure pour l’utiliser en microscopie de fluorescence à super-résolution.
“Cette technique est considérée comme une technologie clé en biologie et en biomédecine car elle offre le premier moyen d’étudier les processus biologiques dans les cellules vivantes à grande échelle – ce qui n’était auparavant possible qu’avec la microscopie électronique”, ont-ils déclaré.
Pour obtenir des images avec ces microscopes, les biologistes ajoutent des sondes fluorescentes aux cellules qu’ils souhaitent étudier, qui s’allument lorsqu’un faisceau laser est dirigé vers elles. Un capteur peut alors être utilisé pour enregistrer ce rayonnement fluorescent, de sorte que les chercheurs peuvent même obtenir des images en 3D des cellules.
Dans leur nouvelle méthode, le professeur Huser et ses collègues utilisent un second faisceau laser comme piège optique, de sorte que les cellules flottent sous le microscope et peuvent être déplacées à volonté.
“Le faisceau laser est très intense mais invisible à l’œil nu car il utilise la lumière infrarouge”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Robin Diekmann, également de l’Université de Bielefeld.
“Lorsque ce faisceau laser est dirigé vers une cellule, des forces se développent à l’intérieur de la cellule qui la maintiennent dans le foyer du faisceau.”
Grâce à cette nouvelle méthode, les physiciens ont réussi à maintenir et à faire tourner des cellules bactériennes de telle sorte qu’ils peuvent obtenir des images des cellules de plusieurs côtés.
Grâce à la rotation, ils peuvent étudier la structure tridimensionnelle de l’ADN à une résolution d’environ 0,0001 mm.
L’équipe veut encore modifier la méthode afin qu’elle permette aux biologistes d’observer l’interaction entre les cellules vivantes.
