Microscopie à appauvrissement en émission stimulée (STED)
La microscopie STED est une technique d'imagerie à super-résolution qui utilise une combinaison de deux faisceaux laser pour contrôler avec précision l'excitation et l'émission de molécules fluorescentes, permettant ainsi la visualisation de structures avec une résolution bien au-delà de la limite de diffraction de la microscopie conventionnelle. Le premier faisceau laser, appelé faisceau d’excitation, est utilisé pour exciter les molécules fluorescentes dans une région spécifique de l’échantillon. Le deuxième faisceau laser, appelé faisceau d'appauvrissement, est ensuite appliqué pour désactiver la fluorescence des molécules excitées dans une région en forme de beignet entourant le point d'excitation, créant ainsi un « trou » de non-fluorescence à l'échelle nanométrique. En balayant les faisceaux d’excitation et d’épuisement à travers l’échantillon, une image haute résolution des molécules fluorescentes peut être obtenue.
Microscopie de localisation photoactivée (PALM)
PALM est une autre technique d’imagerie à super-résolution qui implique la localisation précise de molécules fluorescentes individuelles dans un échantillon. Dans PALM, une population de molécules fluorescentes photocommutables est peu marquée sur l’échantillon, puis les molécules individuelles sont activées et imagées de manière stochastique. En répétant ce processus plusieurs fois et en collectant un grand nombre d’images, les positions des molécules individuelles peuvent être déterminées avec une précision nanométrique. Cela permet la reconstruction d’images haute résolution des molécules marquées dans l’échantillon.
Illuminer les cellules sombres, révéler la vie et la mort
Les techniques de microscopie innovantes de Betzig ont eu un impact significatif dans divers domaines scientifiques, notamment en biologie cellulaire et en neurosciences. En permettant la visualisation des structures cellulaires au niveau moléculaire, les microscopies STED et PALM ont fourni de nouvelles informations sur les mécanismes de la vie et ont aidé les chercheurs à comprendre diverses maladies au niveau cellulaire.
Par exemple, dans le domaine des neurosciences, les microscopies STED et PALM ont permis aux chercheurs de visualiser la structure complexe des neurones et des synapses, révélant ainsi les mécanismes moléculaires de la communication neuronale et de la plasticité synaptique. En biologie cellulaire, ces techniques ont permis aux scientifiques d’étudier la dynamique des processus cellulaires, tels que le trafic de protéines, le remodelage membranaire et la division cellulaire, avec des détails sans précédent.
De plus, les microscopies STED et PALM ont eu un impact profond sur la compréhension des maladies au niveau cellulaire. Par exemple, ces techniques ont été utilisées pour étudier les bases moléculaires de maladies neurodégénératives, telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, offrant ainsi de nouvelles informations sur les mécanismes de la maladie et les cibles thérapeutiques potentielles. Dans la recherche sur le cancer, les microscopies STED et PALM ont permis aux chercheurs de visualiser les changements cellulaires associés au développement du cancer, notamment les altérations de l'architecture cellulaire, de l'expression des protéines et des voies de signalisation.
En illuminant les cellules sombres et en révélant la vie et la mort au niveau moléculaire, les techniques de microscopie de Betzig, lauréates du prix Nobel, ont transformé le domaine de la recherche scientifique et sont extrêmement prometteuses pour faire progresser notre compréhension de la santé humaine, des mécanismes pathologiques et des futures interventions thérapeutiques.
