Structure moléculaire de C-Naphox. Crédit :Institut des Bio-Molécules Transformatrices (ITbM)
Un nouveau colorant pourrait permettre aux chercheurs de visualiser les processus naturels dans des composants extrêmement petits de cellules vivantes sur une période de temps prolongée; un exploit jusque-là inaccessible.
La microscopie optique permet aux chercheurs de voir et de distinguer des objets distants d'environ 200 nanomètres (nm). En comparaison, un cheveu humain vaut environ 90, 000 nm d'épaisseur. Malheureusement, la plupart des objets d'intérêt en biologie, tels que les organites dans les cellules et les protéines, sont beaucoup plus petits que 200 nm.
Les biologistes ont cherché des moyens d'améliorer la résolution des microscopes, pionnier dans le domaine de la microscopie à super-résolution. La microscopie à déplétion par émission stimulée (STED) est l'une de ces améliorations :une source de lumière se concentre sur un point d'intérêt tandis que la zone environnante est maintenue dans l'obscurité et atténuée, pour ainsi dire, en utilisant un laser spécial pour former un arrière-plan sans interférences. Cette technique est basée sur la fluorescence, en utilisant des colorants spéciaux pour marquer les cellules ou les structures d'intérêt.
La microscopie STED est très efficace, permettant aux chercheurs de détecter des objets distants de quelques dizaines de nanomètres. Cependant, cela comporte son lot de défis :plus important encore, que le laser spécial utilisé pour atténuer l'arrière-plan est, contre-intuitivement, très intense. Peu de colorants peuvent supporter cette intensité sans perdre la fluorescence si rapidement que seules quelques images peuvent être prises, ce qui est beaucoup trop rapide pour les besoins des chercheurs.
(Ci-dessus) Les images de microscopie STED de cellules avec C-Naphox sont restées stables. (Ci-dessous) Images de microscopie STED avec un composé disponible dans le commerce. Crédit :Institut des Bio-Molécules Transformatrices (ITbM)
Le professeur Shigehiro Yamaguchi et le professeur Tetsuya Higashiyama de l'Institut des biomolécules transformatrices de l'Université de Nagoya au Japon ont mis au point un colorant, appelé C-Naphox, cette, grâce à une structure liée au carbone, est très stable et ne s'atténue pas même dans les conditions difficiles de la microscopie STED. Il est également non toxique, il peut donc être utilisé dans des cellules vivantes.
Les chercheurs ont découvert que le colorant restait stable après deux heures d'irradiation. Lors de la prise de plusieurs images successives - un élément clé de la microscopie à super-résolution car elle permet aux chercheurs de suivre les cellules vivantes subissant leurs processus naturels au fil du temps - l'équipe a découvert que C-Naphox restait stable après cinq images. Même après avoir pris 50 images, plus de 80 pour cent du signal C-Naphox est resté. En comparaison, l'une des meilleures options disponibles dans le commerce, un composé appelé Alexa 488, atténué presque jusqu'à l'invisibilité après avoir pris seulement cinq images. Une fois largement disponible, C-Naphox devrait permettre un enregistrement prolongé des cellules vivantes à l'aide de la microscopie STED ; un exploit jusque-là inaccessible.
