Santé

Voir à l'intérieur du corps humain... au vidéomicroscope !

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La microscopie in vivo sera peut-être le nouveau joujou des chirurgiens pour observer les cellules et les molécules du corps humain en mouvement. Ne nécessitant pas de marquage, complémentaire de l'IRM, rapide, spécifique, l'avenir du microscope à « diffusion Raman stimulée » a semble-t-il un avenir tout tracé.

La circulation sanguine peut être observée au microscope vidéo. © DR

L'imagerie médicale se base volontiers sur la technique d'imagerie par résonnance magnétique (IRM) qui permet une observation des tissus en profondeur. Tumeurs, organes, presque tout peut être observé précisément, mais uniquement de manière statique. Elle manque donc d'une résolution spatiotemporelle, pourtant nécessaire parfois... qui pourrait être palliée par l'utilisation de l'imagerie optique, selon les auteurs d'un article publié dans la revue Science.

Après le développement de plusieurs méthodes de microscopie prometteuses, une méthode est finalement sortie du lot grâce à l'absence de nécessité de marquer les tissus à l'aide de substances toxiques ou qui perturbent l'organisation moléculaire (sondes fluorescentes). Cette méthode, développée depuis une dizaine d'années, est basée sur la « diffusion Raman stimulée » (SRS pour Stimulated Raman scattering).

Observer les vibrations des liaisons chimiques

Phénomène optique décrit en 1928, la diffusion Raman est particulièrement adaptée à la spectroscopie vibrationnelle. En effet, la microscopie SRS détecte les molécules en fonction des vibrations caractéristiques de leurs liaisons chimiques. On projette sur un tissu biologique deux rayons lumineux de fréquences telles que la différence des deux correspond à celle de la vibration des molécules d'intérêt.

Grâce aux différentes liaisons chimiques, il est possible de visualiser les lipides (rouge), les protéines (vert) et l'eau (bleu) d'une glande sébacée de souris. © Brian Saar et Christian Freudiger

Si le principe est un peu complexe, retenons que ce phénomène peut être exploité en microscopie et permet d'obtenir un fort contraste et donc une imagerie de haute sensibilité, adaptée à ce que l'on désire observer. Il est alors possible de visualiser facilement et sans marquage, des protéines (vibrations des liaisons CH3), des lipides (CH2) et de l'eau (OH) à l'intérieur des cellules.

25 images par seconde !

La mise en œuvre  est cependant délicate. Il y a quelques années seulement, les techniques de microscopie SRS ne permettaient d'obtenir qu'à peine plus d'une image par minute. Les chercheurs de l'université de Harvard ont réussi à améliorer considérablement la vitesse d'acquisition des images. Trente-sept millisecondes suffisent pour obtenir une image, grâce à l'augmentation de la quantité de lumière récupérée par l'objectif. A environ 25 images par seconde, ce rythme est suffisant pour observer le vivant microscopique à la manière d'un film en direct !

Il est ainsi possible de visualiser le sang qui coule dans les veines ou même le devenir d'un produit injecté. Il est également possible de récupérer la faible lumière des tissus épais et ainsi de voir à travers. Ce microscope pourrait rapidement être utilisé par les chirurgiens en pleine opération afin d'observer des molécules spécifiques. Pour observer à la loupe les tissus du patient, il ne sera alors plus nécessaire de réaliser des coupes histologiques qui demandent du temps, parfois précieux.

Vous pouvez voir les vidéos sur le site de l'université d'Harvard.