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Biologie & Santé

La vie cellulaire observée in vivo

Observer des cellules isolées sous une plaque de verre, c’est comme s’installer dans un zoo pour étudier le comportement du lion : l’analogie est du prix Nobel de chimie Eric Betzig. Une équipe réunie autour de lui vient de mettre au point une méthode d’observation en trois dimensions des cellules vivantes dans leur environnement.

C’est un spectacle inédit qu'ont pu enregistrer des chercheurs : une cellule immunitaire en train de migrer dans l’oreille interne d’un poisson-zèbre, tout en ramassant des particules de sucre – en bleu sur la vidéo ci-dessus – le long du chemin. Et tout cela, en temps réel. Un spectacle inédit, car c’est la première fois que des cellules sont observées in vivo de façon aussi réaliste. Cet exploit est dû à une équipe américaine à laquelle appartient notamment Eric Betzig, de l'institut médical Howard Hughes, en Virginie, et prix Nobel de chimie 2014 pour ses travaux révolutionnaires... en microscopie optique.

Les techniques conventionnelles d’imagerie ont deux gros défauts : elles sont trop lentes pour observer une action biologique à l’échelle cellulaire et elles utilisent de fortes quantités de lumière qui peuvent endommager les tissus. Pour obtenir une image précise et réaliste de la vie cellulaire, l’équipe d’Eric Betzig a donc combiné deux techniques alternatives. Leurs travaux sont rapportés dans la revue Science du 20 avril 2018 – et font aussi l'objet d'un compte-rendu dans la revue Nature

La technique mise au point par l'équipe américaine permet d'observer divers tissus aux échelles cellulaire et subcellulaire sur des animaux, des plantes ou des organoïdes humains. © T. Liu et al./Science 2018

La première, dite LTTM (pour Lattice Light-Sheet Microscopy en anglais), est une variante de la microscopie à nappe de lumière, très précise et peu émettrice de lumière. La seconde méthode, empruntée à l’astronomie, est l’optique adaptative, qui permet de corriger les distorsions provoquées par les tissus environnants de la cellule (et en astronomie, par les perturbations de l'atmosphère terrestre).   

Les chercheurs ont travaillé sur plusieurs tissus : des embryons de poisson-zèbre, un organoïde dérivé de cellule-souche humaine, un petit nématode et des feuilles de l’arabette des dames. Ils ont ainsi filmé des processus de développement de la moelle épinière, de division cellulaire dans le cerveau et l’œil en formation ou le déplacement de cellules de cancer du sein métastasique.

Ce microscope d’un genre nouveau peut connaître des applications en recherche fondamentale – mieux comprendre les mécanismes biologiques – et appliquée – mieux lutter contre des pathologies comme le cancer, par exemple. Certes, pour l’instant, il reste peu maniable, puisqu’il occupe une table de trois mètres de long dans un laboratoire de l’institut Howard Hughes. Mais pour qu’il soit réduit et que son usage se démocratise, espèrent les chercheurs, ce n’est qu’une question de temps. 

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