La tomodensitométrie (CT) est une procédure standard dans les hôpitaux, mais si loin, la technologie n'a pas été adaptée à l'imagerie d'objets extrêmement petits. Dans PNAS , une équipe de l'Université technique de Munich (TUM) décrit un dispositif nano-CT qui crée des images radiographiques tridimensionnelles à des résolutions allant jusqu'à 100 nanomètres. Avec des collègues de l'Université de Kassel et Helmholtz-Zentrum Geesthacht, les chercheurs ont analysé le système locomoteur d'un ver de velours.

Lors d'une analyse CT, l'objet étudié est radiographié et un détecteur mesure la quantité respective de rayonnement absorbé sous différents angles. Des images tridimensionnelles de l'intérieur de l'objet sont construites sur la base de plusieurs de ces mesures. Cependant, la technologie a atteint ses limites lorsqu'il s'agissait d'objets aussi petits que le minuscule, Pattes de 0,4 millimètre de long du ver de velours (Onychophora).

Des images haute résolution de cette magnitude nécessitent le rayonnement des accélérateurs de particules, pourtant, il n'existe que quelques dizaines de telles installations en Europe. Les approches adaptées au laboratoire typique devaient encore lutter avec de faibles résolutions, et étaient limités à certains matériaux et ne pouvaient pas dépasser une certaine taille. La raison en était souvent l'utilisation de l'optique à rayons X, qui focalisent le rayonnement X d'une manière similaire aux lentilles optiques focalisant la lumière, mais elles ont également plusieurs limitations.

Le système TUM Nano-CT est basé sur une nouvelle source de rayons X qui génère un faisceau particulièrement focalisé sans recourir à l'optique à rayons X. En combinaison avec un détecteur extrêmement silencieux, le dispositif produit des images qui approchent la résolution d'un microscope électronique à balayage, tout en capturant des structures sous la surface de la cible. « Notre système présente des avantages décisifs par rapport aux tomodensitomètres utilisant l'optique à rayons X, " déclare Mark Müller, scientifique du TUM, auteur principal de l'article du PNAS. "Nous pouvons faire des tomographies d'échantillons beaucoup plus gros et nous sommes plus flexibles en termes de matériaux qui peuvent être étudiés."

Ces propriétés étaient idéales pour l'équipe dirigée par le professeur Georg Mayer, chef du département de zoologie de l'université de Kassel. Les scientifiques étudient l'origine évolutive des arthropodes, comprenant, par exemple, insectes, araignées et crustacés. Leurs recherches en cours, cependant, se concentre sur les vers de velours (onychophores), qui peuvent être considérés comme des vers avec des pattes. Ils sont étroitement liés aux arthropodes. Certaines espèces de vers de velours peuvent atteindre une longueur allant jusqu'à 20 centimètres, tandis que d'autres ne dépassent pas un centimètre. La classification zoologique exacte de ces anciens animaux est encore un sujet de controverse; probablement, ils partagent un ancêtre commun avec les arthropodes et les tardigrades (ours d'eau).

« Contrairement aux arthropodes, les onychophores n'ont pas de membres segmentés, comme c'est également le cas avec leurs ancêtres fossiles communs présumés, " explique Georg Mayer. " L'étude de l'anatomie fonctionnelle des pattes du ver de velours joue un rôle clé dans la détermination de l'évolution des membres segmentés des arthropodes. " Les images Nano-CT permettent d'étudier les brins musculaires individuels du velours L'équipe de Kassel prévoit de publier des résultats détaillés dans les prochains mois, mais elle est déjà convaincue d'une chose :le dispositif Nano-CT a réussi son premier test pratique.

"À l'avenir, cette technologie permettra également des investigations biomédicales. Ainsi, par exemple, nous pourrons examiner des échantillons de tissus pour déterminer si une tumeur est maligne ou non. Une image non destructive et tridimensionnelle du tissu avec une résolution comme celle du Nano-CT peut également fournir de nouvelles informations sur le développement microscopique de maladies répandues telles que le cancer. »