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Transformer l'hémoglobine en mini laser... pour mieux la voir

ActualitéClassé sous :physique , fluorochromes , protéines fluorescentes

Courante en biologie, la microscopie à fluorescence ne peut pas tout visualiser. Une solution pour en élargir les possibilités vient d'être démontrée : transformer des molécules jusque-là invisibles en émetteurs laser.

Obtenue par microscopie par émission stimulée, cette image montre les vaisseaux sanguins (en rouge) parcourant une oreille de souris. Les grosses taches vertes sont des glandes sébacées. Les globules rouges portant les molécules d'hémoglobine se comportant comme des minis lasers sont bien visibles à droite. Crédit : W Min/S Lu/Harvard University

Pour obtenir des images à haute résolution de tissus biologiques ou localiser certaines protéines intéressantes à l'intérieur des cellules, la technique désormais courante est la microscopie à fluorescence. Lorsque certaines molécules sont marquées, artificiellement ou naturellement par des fluorophores, il devient possible de les observer en utilisant le phénomène de fluorescence.

Un bon exemple est celui du marquage des molécules d'ADN avec le DAPI (4',6'-diamidino-2-phénylindole). Cette molécule fluorescente, capable de se lier fortement à l'ADN, réémet intensément une lumière bleue lorsqu'on l'illumine avec de la lumière ultraviolette. On connaît aussi le cas de la protéine fluorescente verte (en anglais Green Fluorescent Protein ou GFP), très utilisée en génétique pour marquer des gènes et dont la découverte et les applications ont valu le prix Nobel de chimie 2008 à Osamu Shimomura, Martin Chalfie et Roger Tsien.

Deux flashes de 200 femtosecondes...

Malheureusement, certaines molécules intéressantes, comme l'hémoglobine, sont rebelles à ces techniques de marquages et ne peuvent donc pas être observées avec un microscope à fluorescence. Un groupe de chercheurs de l'Université de Harvard vient pourtant de réussir à le faire en transformant les molécules d'hémoglobine elles-mêmes en émetteurs laser.

Il suffit pour cela d'illuminer l'échantillon étudié avec des couples d'impulsions laser durant 200 femtosecondes et séparées par moins d'une picoseconde. La première impulsion porte les molécules à observer dans un état d'énergie plus élevé, et la seconde provoque l'émission stimulée de photons en désexcitant les molécules. En répétant ce processus très rapidement, il suffit de quelques minutes pour collecter un nombre suffisant de photons et obtenir une image de bonne qualité.

Cette nouvelle technique a reçu le nom de microscopie par émission stimulée.

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