La pièce d'or que Richard Taylor était ravi de retrouver pesait moins qu'une seule bactérie. Taylor, stagiaire postdoctoral à l'Institut Max Planck, travaillait pour suivre des molécules individuelles marquées au nano-or qui se déplacent de quelques nanomètres seulement, milliardièmes de mètre. La technique de microscopie qui en résulte, développé sous la direction du professeur Vahid Sandoghdar et de ses collègues, peut suivre des protéines à des vitesses de la microseconde pendant de longues périodes et sera présenté aujourd'hui à la 64e réunion annuelle de la Biophysical Society à San Diego, Californie.

Le microscope que vous avez peut-être utilisé en biologie au lycée est connu sous le nom de microscope à fond clair – c'est la technique de microscopie la plus simple. La lumière est transmise à travers l'échantillon et la loupe, et vous voyez les variations de densité dans l'échantillon. Mais, si vous travaillez pour augmenter la sensibilité et voir quelque chose de plus petit, le fond clair réfléchit et diffuse la lumière, ainsi certaines techniques de microscopie ajoutent des filtres pour éliminer la diffusion de la lumière. Au lieu, Taylor et ses collègues ont décidé de profiter de cette lumière dispersée. Les ondes lumineuses, réfléchi par le fond clair et diffusé par des particules d'or utilisées pour marquer les protéines, interférer les uns avec les autres et l'équipe de recherche a développé des techniques de calcul pour séparer le signal souhaité du reste. La méthode a été nommée microscopie à diffusion interférométrique (iSCAT).

"C'est très sensible, vous pouvez localiser les protéines très proprement et précisément en trois dimensions, " a expliqué Taylor. Par rapport aux nouvelles techniques de microscopie qui créent des images étonnantes de cellules, Taylor dit, "le nôtre n'est pas aussi exotique, c'est vraiment un concept simple, la beauté est sa simplicité." Et contrairement à la microscopie à fluorescence, dont le signal se dégrade avec le temps, les particules d'or peuvent être suivies indéfiniment.

Pour le premier test de la technique, Taylor et ses collègues ont examiné les protéines marquées à l'or en solution. Ensuite, pour l'essayer dans des cellules vivantes, ils ont choisi une protéine bien étudiée appelée récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR), afin qu'ils puissent confirmer que leurs mesures étaient conformes à tout ce qui était déjà connu sur la protéine. Taylor dit quand lui et ses collègues, qui étaient tous des physiciens, commencé à regarder les cellules vivantes, "nous n'étions pas prêts pour les choses incroyables que nous allions voir."

La dynamique de l'EGFR dans les cellules les a étonnés eux et leurs collaborateurs en biologie - ils ont observé la diffusion de la protéine à travers la membrane, trouvé sa place dans les projections de membrane effilées, et s'enfonçait dans des fosses pour être intériorisé par la cellule. Taylor a déclaré que cela lui rappelait un "nano-rover" cartographiant la surface des cellules comme un véhicule de la NASA sur Mars. Les mouvements que l'ordinateur suivait sur de longues périodes ressemblaient un peu à des gribouillis furieux en deux dimensions, mais en trois dimensions, ils ressemblaient à la topographie des terres.

L'EGFR est la seule protéine qu'ils ont suivie jusqu'à présent, mais en théorie, ils pourraient suivre n'importe quelle protéine de surface cellulaire, et peut également être capable de suivre les protéines dans les cellules. "La cellule va diffuser le signal, mais cela dépend du type de cellule, et où dans la cellule tu regardes, " a déclaré Taylor. Ils peuvent également combiner iSCAT avec la microscopie à fluorescence de cellules vivantes, ce qui leur permet de suivre des protéines individuelles tout en visualisant des parties cellulaires qui pourraient influencer la façon dont les protéines se déplacent, comme l'échafaudage de la cellule.

Taylor est ravi que la technique soit appliquée à d'autres protéines, « nous encourageons les scientifiques à utiliser cette microscopie - choisissez la protéine que vous souhaitez suivre, et nous vous montrerons comment. » Il vous dira exactement où trouver votre propre petit or.