Centrioles humains marqués avec des anticorps contre deux protéines (Cep152, HsSAS-6) et imagé en utilisant la microscopie à super-résolution. À partir de nombreuses particules individuelles montrant des projections du complexe centriole dans diverses orientations (panneau supérieur), en utilisant un intermédiaire fusionné (jaune, panneau inférieur), la méthode nouvellement développée permet maintenant de reconstruire un modèle 3D multicolore (panneau inférieur). Crédit :Christian Sieben/EPFL
La microscopie à super-résolution est une technique qui permet aux chercheurs de voir au-delà de la limite de diffraction de la lumière. La technique suscite un intérêt croissant, d'autant plus que ses développeurs ont remporté le prix Nobel de chimie en 2014. En exploitant la fluorescence, La microscopie à super-résolution permet désormais aux scientifiques d'observer les cellules, leurs structures internes et leurs organites d'une manière jamais possible auparavant.
De nombreux complexes moléculaires à l'intérieur des cellules sont constitués de plusieurs protéines. Étant donné que les techniques actuelles de microscopie à super-résolution n'utilisent généralement qu'une ou deux couleurs fluorescentes, il est difficile d'observer différentes protéines et de déchiffrer l'architecture complexe et les mécanismes d'assemblage sous-jacents des structures internes de la cellule. Un défi encore plus grand consiste à surmonter le bruit inhérent aux méthodes de super-résolution et au marquage fluorescent, pour atteindre le plein potentiel de résolution.
Les scientifiques du laboratoire de Suliana Manley à l'EPFL ont désormais résolu les deux problèmes en développant une nouvelle méthode pour analyser et reconstruire des images en super-résolution et les réaligner de manière à pouvoir placer plusieurs protéines dans un seul volume 3D. La méthode fonctionne avec des images prises avec une microscopie super-résolution à grand champ de vision, chaque image contenant des centaines de projections bidimensionnelles d'une structure étiquetée en parallèle.
Chaque vue 2D représente une orientation légèrement différente de la structure, de sorte qu'avec un ensemble de données de milliers de vues, le procédé peut reconstruire et aligner informatiquement les images 2D dans un volume 3D. En combinant les informations d'un grand nombre d'images uniques, le bruit est réduit et la résolution effective de la reconstruction 3-D est améliorée.
Avec l'aide du laboratoire de Pierre Gönczy à l'EPFL, les chercheurs ont testé la méthode sur des complexes centrioles humains. Les centrioles sont des paires d'assemblages moléculaires cylindriques qui sont essentiels pour aider la division cellulaire. En utilisant la nouvelle méthode de reconstruction super-résolution multicolore, les chercheurs ont pu découvrir l'architecture 3-D de quatre protéines essentielles à l'assemblage centriolaire au cours de la biogenèse des organites.
La nouvelle approche permet des capacités de multiplexage illimitées. « Avec cette méthode, si les protéines de la structure peuvent être marquées, il n'y a pas de limite au nombre de couleurs dans la reconstruction 3D, " dit Suliana Manley. " De plus, la reconstruction est indépendante de la méthode de super-résolution utilisée, nous nous attendons donc à ce que cette méthode d'analyse et ce logiciel soient d'un grand intérêt. »
