microscope-cellules-vivantes

Un nouvel instrument permet aux chercheurs d’utiliser plusieurs faisceaux laser et un microscope pour piéger et déplacer les cellules, puis les analyser en temps réel avec une technique d’analyse appelée spectroscopie Raman. L’instrument pourrait permettre aux scientifiques d’en savoir plus sur la manière dont les infections se manifestent ou sur la formation de biofilms bactériens résistants aux antibiotiques.

Piéger et analyser des cellules vivantes

« De nombreuses techniques en biologie permettent d’analyser un grand nombre de cellules à la fois, mais ce sont souvent des techniques invasives pour examiner une seule cellule », a déclaré Ioan Notingher de l’Université de Nottingham au Royaume-Uni. « Notre technique est non invasive – ce qui signifie qu’il ne perturbe pas ou ne détruit pas l’échantillon biologique – et ne nécessite aucun étiquetage, ce qui est plus souhaitable pour étudier des cellules individuellement. »

Dans Optical Society (OSA) la revue Optic Express, les chercheurs ont montré leur nouvel instrument en utilisant des pièges optiques – qui utilisent la lumière pour retenir et déplacer les petits objets – pour établir une connexion entre plusieurs cellules immunitaires humaines, et ainsi mesurer les changements dans les interactions cellulaires dans le temps avec la spectroscopie Raman. Cette expérience pourrait être un point de départ pour étudier comment des cellules immunitaires communiquent dans le corps.

« L’instrument que nous avons créé est assez robuste, sensible et largement applicable à de nombreux types d’expériences possibles sur des cellules », a déclaré Notingher. Outre les investigations biologiques, l’instrument pourrait également être utilisé pour étudier les polymères, les nanomatériaux et divers processus chimiques. Il pourrait également être combiné avec d’autres techniques de microscopie pour obtenir encore plus d’informations.

Une combinaison du piégeage et de la spectroscopie

La spectroscopie Raman utilise l’interaction entre la lumière laser et un échantillon tel que l’ADN ou une protéine pour obtenir des informations sur la composition chimique de l’échantillon. Traditionnellement, la spectroscopie Raman utilisait un faisceau laser focalisé pour obtenir des mesures à partir d’un point sur un échantillon. L’utilisation d’une configuration où la lumière émise traverse une petite ouverture peut aider à améliorer la qualité de ces mesures en éliminant la lumière parasite indésirable.

L’utilisation simultanée du piégeage optique et de la spectroscopie Raman sur de nombreux points d’échantillonnage nécessite de nombreux points laser focalisés. Bien que cela ait déjà été réalisé avec un composant optique connu sous le nom de modulateur spatial de lumière à cristaux liquides (LCSLM), cette approche nécessite l’utilisation de trous adaptés à chaque point d’échantillonnage.

Les chercheurs ont construit un instrument plus flexible en combinant un LCSLM avec un dispositif à micro-miroir numérique (DMD) pour créer des trous virtuels réfléchissants personnalisés pour chaque point d’échantillonnage et pouvant être rapidement contrôlés avec un ordinateur. Les DMD sont utilisés dans de nombreux projecteurs numériques modernes et sont composés de centaines de milliers de miroirs microscopiques inclinables.

« Le piégeage optique multipoint et la spectroscopie Raman peuvent être contrôlés de manière interactive et en temps réel à l’aide du logiciel développé par le groupe de Miles Padgett à l’Université de Glasgow », a déclaré le premier auteur du journal, Faris Sinjab. « Ce logiciel permet des expériences complètement automatisées, qui pourraient être utiles pour réaliser des expériences complexes ou répétées de manière systématique. »

Un acquisition rapide

Après avoir démontré que les performances de l’instrument Raman sont comparables à celles d’un microscope Raman à faisceau unique, les chercheurs l’ont utilisé pour déplacer plusieurs particules de polystyrène avec les pièges optiques tout en acquérant simultanément des spectres Raman à 40 spectres par seconde. « Ce type d’expérience n’aurait jamais été possible auparavant, car les spectres ne pouvaient pas être obtenus à partir de lieux qui changeaient rapidement », a déclaré Sinjab.

Ensuite, les chercheurs ont démontré qu’ils pouvaient contrôler la puissance de chaque faisceau laser et limiter d’endommager les cellules piégées avec le laser. Enfin, pour démontrer la capacité de l’instrument pour des applications de biologie cellulaire, ils ont mis en contact de multiples cellules T vivantes avec une cellule dendritique, pour initier la formation de jonctions synaptiques immunologiques où ces cellules immunitaires se rencontraient. La mesure des spectres Raman en plusieurs points au fil du temps a révélé des différences moléculaires entre les jonctions formées.

Les chercheurs travaillent maintenant à automatiser davantage certaines parties de la spectroscopie Raman afin que les utilisateurs non experts puissent effectuer des expériences. Ils explorent également une façon de miniaturiser l’instrument en incorporant un microscope et un spectromètre personnalisés avec un laser haute puissance plus compact.

Source : Optical Society of America