L'observation des structures cellulaires joue un rôle clé dans la recherche scientifique, notamment pour comprendre les processus biologiques fondamentaux. Cependant, les microscopes conventionnels, bien qu'efficaces pour de nombreuses applications, sont limités par une résolution qui ne permet pas de visualiser les plus petites structures à l'intérieur des cellules.
Cette limite, située autour de 200 nanomètres, restreint notre compréhension de certains aspects essentiels, comme les interactions au sein de la cellule ou entre les cellules, souvent invisibles avec les techniques actuelles.
Image d'illustration Pixabay
Les chercheurs font face à des défis importants lorsqu'ils tentent d'observer des structures aussi petites que les tubes qui forment le cytosquelette des cellules, d'un diamètre de seulement sept nanomètres. De même, la fente synaptique, qui sépare deux cellules nerveuses ou une cellule nerveuse et une cellule musculaire, mesure entre 10 et 50 nanomètres. Ces dimensions sont bien en deçà de ce que les microscopes traditionnels peuvent capturer, rendant ces zones critiques pratiquement invisibles pour les scientifiques. L'absence de détails précis à cette échelle limite la compréhension des mécanismes cellulaires.
Face à ces obstacles, des chercheurs des universités de Göttingen et d'Oxford, en collaboration avec le Centre Médical Universitaire de Göttingen (UMG), ont développé un microscope à fluorescence innovant. Ce microscope repose sur la technique de "microscopie de localisation de molécules uniques", qui permet de visualiser des structures avec une précision sans précédent. Cette méthode consiste à activer et désactiver des molécules fluorescentes dans un échantillon, afin de déterminer leur position exacte. Grâce à cette approche, il est possible de modéliser la structure entière de l'échantillon en se basant sur la localisation précise de chaque molécule fluorescente.
L'équipe dirigée par le professeur Jörg Enderlein à la Faculté de Physique de l'Université de Göttingen a introduit des améliorations significatives à cette technique. En intégrant un détecteur ultra-sensible et en utilisant une analyse de données spécialisée, ils ont réussi à doubler la résolution, la faisant passer de 10-20 nanomètres à 5 nanomètres. Cette avancée permet de révéler des détails jusque-là invisibles, notamment dans les zones de connexion entre deux cellules nerveuses, où l'organisation des protéines peut maintenant être observée avec une précision extrême.
Outre ses performances, cette technologie se distingue par sa facilité d'utilisation et son coût relativement faible. Les chercheurs soulignent que cette nouvelle approche pourrait être largement adoptée dans le domaine de la recherche, grâce notamment au développement d'un logiciel open-source pour le traitement des données. Ce logiciel, disponible pour tous, permettrait à d'autres scientifiques de bénéficier de cette technologie avancée sans obstacles financiers ou techniques majeurs.
Le développement de ce microscope à haute résolution représente une avancée majeure pour la microscopie et la recherche en biologie cellulaire. En rendant visible l'invisible, il ouvre la voie à de nouvelles découvertes sur le fonctionnement interne des cellules et sur les interactions à l'échelle nanométrique, autrefois hors de portée. Cette technologie pourrait ainsi transformer notre compréhension des processus biologiques et offrir de nouvelles perspectives dans le domaine de la recherche médicale.