Il existe différentes façons d’imager des échantillons biologiques au niveau microscopique, et chacune a ses propres avantages et inconvénients. Pour la première fois, une équipe de chercheurs, dont ceux de l’Université de Tokyo, ont combiné des aspects de deux des principales techniques d’imagerie pour élaborer une nouvelle méthode d’imagerie et d’analyse d’échantillons biologiques. Son concept, connu sous le nom de RESORT, ouvre la voie à l’observation des systèmes vivants dans des détails sans précédent. L’étude est publiée dans la revue Avancées scientifiques.
Depuis que l’humanité est capable de manipuler le verre, nous avons utilisé des dispositifs optiques pour scruter le monde microscopique de manière toujours plus détaillée. Plus nous pouvons voir, plus nous pouvons comprendre, d’où la pression d’améliorer les outils que nous utilisons pour explorer le monde qui nous entoure et à l’intérieur de nous.
Les techniques d’imagerie microscopique contemporaines vont bien au-delà de celles que les microscopes traditionnels peuvent offrir. Deux technologies de pointe sont : l’imagerie par fluorescence à super résolution, qui offre une bonne résolution spatiale, et l’imagerie vibrationnelle, qui compromet la résolution spatiale mais peut utiliser une large gamme de couleurs pour aider à étiqueter de nombreux constituants différents dans les cellules.
« Nous étions motivés par les limites de ces types de techniques d’imagerie pour essayer de créer quelque chose de mieux, et avec RESORT, nous sommes convaincus que nous y sommes parvenus », a déclaré le professeur Yasuyuki Ozeki du Centre de recherche pour les sciences et technologies avancées de l’Université de Tokyo. « RESORT signifie transitions Raman optiques saturables réversibles, et il combine les avantages de la fluorescence à super résolution et de l’imagerie vibrationnelle sans hériter des inconvénients de l’un ou de l’autre. Il s’agit d’une technique basée sur le laser qui utilise ce que l’on appelle la diffusion Raman, une interaction spéciale entre les molécules. et la lumière qui aide à identifier ce qu’il y a dans un échantillon au microscope. Nous avons réalisé avec succès l’imagerie RESORT des mitochondries dans les cellules pour valider la technique.
L’imagerie RESORT comporte plusieurs étapes, et même si cela peut sembler compliqué, la mise en place est moins compliquée que celle des techniques qu’elle vise à remplacer. Premièrement, les composants spécifiques de l’échantillon à imager doivent être marqués ou colorés avec des produits chimiques spéciaux appelés sondes Raman photocommutables, dont la diffusion Raman peut être contrôlée par les différents types de lumière laser utilisés par RESORT.
Ensuite, l’échantillon est placé dans un appareil optique utilisé pour illuminer correctement l’échantillon et en construire une image. Pour que cela se produise, l’échantillon est ensuite irradié avec des impulsions laser infrarouges bicolores pour détecter la diffusion Raman, la lumière ultraviolette et un faisceau spécial de lumière visible en forme de beignet. Ensemble, ceux-ci contraignent la zone où la diffusion Raman peut se produire, ce qui signifie que l’étape finale, l’imagerie, peut détecter la sonde à un point très précis, ce qui conduit à une résolution spatiale élevée.
« Il ne s’agit pas seulement d’obtenir des images à plus haute résolution d’échantillons microscopiques ; après tout, les microscopes électroniques peuvent imager ces choses de manière beaucoup plus détaillée », a déclaré Ozeki. « Cependant, les microscopes électroniques endommagent ou gênent nécessairement les échantillons qu’ils observent. Grâce au développement futur ajoutant plus de couleurs à la palette des sondes Raman, RESORT pourra imager de nombreux composants d’échantillons vivants en action pour analyser des interactions complexes comme jamais auparavant. contribuera à une meilleure compréhension des processus biologiques fondamentaux, des mécanismes de la maladie et des interventions thérapeutiques potentielles. »
L’objectif principal de l’équipe était d’améliorer l’imagerie microscopique pour une utilisation dans le domaine de la recherche médicale et les domaines connexes. Mais les progrès qu’il a réalisés dans la conception du laser pourraient également être utilisés dans d’autres applications laser, où une puissance élevée ou un contrôle précis sont nécessaires, comme la science des matériaux.
Plus d’information:
Jingwen Shou et al, Imagerie vibrationnelle à super-résolution basée sur une sonde Raman photocommutable, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.ade9118. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade9118