Comment les produits chimiques sont-ils distribués dans une cellule ? Des scientifiques chinois ont mis au point un appareil combiné de spectrométrie de masse et d'imagerie biologique qui permet détection sans étiquette, et cartographie à haute résolution des produits chimiques à l'intérieur d'une cellule biologique. Comme démontré dans leur publication dans la revue Angewandte Chemie , la distribution et l'accumulation de la proflavine désinfectante autour des organites cellulaires pourraient être visualisées directement, basé sur le signal de masse de la molécule.

Méthodes optiques ultrafines, telles que la microscopie STED et PALM, sont des techniques bien établies pour identifier l'expression des gènes et localiser les molécules dans les compartiments cellulaires à des résolutions moléculaires. Mais ce sont des méthodes indirectes, qui surveillent généralement la fluorescence générée lorsqu'un colorant se lie aux molécules cibles.

Une méthode directe pour identifier les molécules est la spectrométrie de masse, qui détecte la masse chimique d'une molécule qui a été désorbée d'une surface et ionisée par un faisceau laser. Cependant, la spectrométrie de masse pose des problèmes de diffraction inhérents lorsqu'elle est associée à des processus d'imagerie à haute résolution. En outre, les cellules biologiques ont généralement des surfaces rugueuses, qui donnent lieu à des artefacts de signal. Compte tenu de tous ces défis, Wei Hang et ses collègues de l'Université de Xiamen, Xiamen, Chine, ont maintenant construit un spectromètre de masse à temps de vol avec une méthode d'imagerie par désorption-ionisation qui tient compte à la fois des conditions de surface particulières des cellules biologiques et de la haute résolution exigée dans un tel système.

Ils ont développé une configuration élaborée appelée "spectromètre de masse à temps de vol à désorption en champ proche et postionisation" (NDPI-TOFMS) et l'ont utilisé pour détecter et cartographier des molécules chimiques dans les cellules HELA, une lignée cellulaire humaine et un cheval de bataille en biologie cellulaire. Les cellules séchées ont été placées sur une scène et un laser ultra-précis a balayé la surface en gravant des cratères de quelques dixièmes de micromètres. Les molécules désorbées ont été ionisées par un autre faisceau laser puis identifiées dans le spectromètre de masse.

Comme l'ont souligné les auteurs, l'avantage de cette méthode est que les cellules peuvent être imagées en même temps que l'acquisition de l'échantillon, permettant ainsi « l'imagerie chimique et topographique co-enregistrée au sein d'une cellule individuelle ». En effet, leurs images reconstruites en 3D ont révélé les signaux de la proflavine, un médicament qui a été ajouté aux cellules, exactement là où ils étaient attendus :dans le cytoplasme et autour des organites. Les informations tridimensionnelles ont été recueillies pour tenir compte de la surface inégale.

Contrairement aux techniques d'imagerie par spectrométrie de masse disponibles, cette "technique hybride, " qui combine la microscopie à sonde à balayage et la spectrométrie de masse " fournit une cartographie chimique à haute résolution sans distorsion des surfaces irrégulières, " dit Hang. Compte tenu de la nature compacte de l'appareil, les auteurs recommandent sa mise en œuvre dans diverses configurations d'imagerie de spectrométrie de masse, mais surtout lorsqu'il s'agit d'échantillons biologiques.

Cependant, quelques ajustements sont encore nécessaires. Bien que ce premier test ait montré que la cartographie chimique était possible à l'échelle submicrométrique, les auteurs visent à descendre plus bas dans l'échelle et, en outre, améliorer les conditions de traitement des cellules. Cela ouvrirait la voie à un direct, cartographie chimique sans marquage des molécules médicamenteuses dans les cellules biologiques.