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Premières images 3D d'une cellule vivante

Une technique d'imagerie neuve développée au MIT a permis à des scientifiques de produire les premières images 3D d'une cellule vivante, suivre une méthode assimilée à l'utilisation de médecins d'échographies de CT de rayon X de voir à l'intérieur du fuselage.

La technique, décrite dans un papier publié dans l'édition en ligne du 12 août des méthodes de nature, pourrait être employée pour produire les images les plus détaillées pourtant de ce qui continue à l'intérieur d'une cellule vivante sans aide des bornes fluorescentes ou d'autres agents extérieurement ajoutés de contraste, a dit Michael Feld, directeur du laboratoire de George R. Harrison Spectroscopy du MIT et un professeur de la physique.

La « réalistion de ceci a été mon rêve, et un objectif de notre laboratoire, pendant plusieurs années, » a dit Feld, auteur supérieur du papier. « Pour la première fois les activités fonctionnelles des cellules vivantes peuvent être étudiées dans leur condition indigène. »

Utilisant la technique neuve, son équipe a produit des images en trois dimensions des cellules de cancer cervical, montrant les structures cellulaires internes. Elles ont également des elegans imagés de C., une petite vis sans fin, ainsi que plusieurs autres types de cellules.

Les chercheurs ont basé leur technique sur le même concept employé pour produire les images de CT de tridimensionnel (tomodensitométrie) du corps humain, qui permettent à des médecins de diagnostiquer et traiter des conditions médicales. Des images de CT sont produites en combinant une suite d'images bidimensionnelles de rayon X prises comme rayon X que la source tourne autour de l'objectif.

« Vous pouvez reconstruire une représentation 3D d'un objectif des images multiples prises des sens multiples, » a dit Wonshik Choi, auteur important du papier et d'un associé post-doctoral de laboratoire de spectroscopie.

Les cellules n'absorbent pas beaucoup de lumière visible, ainsi les chercheurs ont au lieu produit leurs images en tirant profit d'une propriété connue sous le nom d'indice de réfraction. Chaque matériau a un indice de réfraction bien défini, qui est une mesure de combien la vitesse de la lumière coûte réduite car elle traverse le matériau. Plus l'index est élevé, plus la lumière se déplace lentement.

Les chercheurs ont fait connaître leurs mesures utilisant une technique comme interférométrie, dans laquelle une onde lumineuse réussissant par une cellule est avec une onde de référence qui ne traverse pas elle. Une 2D image contenant des informations sur l'indice de réfraction est ainsi obtenue.

Pour produire une image 3D, les chercheurs ont combiné 100 images bidimensionnelles prises de différentes cornières. Les images donnantes droit sont essentiellement les plans 3D de l'indice de réfraction des organelles des cellules. Le processus complet a porté environ 10 secondes, mais les chercheurs récent réduits cette fois à 0,1 secondes.

L'image de l'équipe d'une cellule de cancer cervical indique le noyau de cellules, le nucleolus et un certain nombre de plus petites organelles dans le cytoplasme. Les chercheurs sont actuel en cours de caractériser mieux ces organelles en combinant la technique avec la microscopie à fluorescence et d'autres techniques.

« Un avantage clé de la technique neuve est qu'il peut être employé pour étudier les cellules sous tension sans n'importe quelle préparation, » a dit Kamran Badizadegan, scientifique principal de recherches dans le laboratoire de spectroscopie et le professeur adjoint de la pathologie à la Faculté de Médecine de Harvard, et un des auteurs du papier. Avec essentiellement toutes autres techniques d'imagerie 3D, les échantillons doivent être fixés avec des produits chimiques, être gelés, souillés avec des teintures, métalliser ou autrement traiter pour fournir des informations structurelles détaillées.

« Quand vous fixez les cellules, vous ne pouvez pas regarder leurs mouvements, et quand vous ajoutez les agents externes de contraste que vous pouvez ne jamais être sûr que vous n'avez pas d'une certaine manière nui la fonction cellulaire normale, » avez dit Badizadegan.

La définition actuelle de la technique neuve est environ 500 nanomètres, ou milliardièmes d'un mètre, mais l'équipe travaille à améliorer la définition. « Nous sommes confiants que nous puissions atteindre 150 nanomètres, et peut-être plus de haute résolution est possible, » Feld a dit. « Nous nous attendons à ce que cette technique neuve serve de complément à la microscopie électronique, qui a une définition d'approximativement 10 nanomètres. »