Arrivée d’un microscope à super-résolution STORM à la Plateforme de Cytologie/Imagerie de l’Observatoire du Végétal de l'IJPB

La microscopie de fluorescence reste incapable de résoudre deux points distants de moins de 250 à 300 nm. Ce nouveau microscope (résolution spatiale 15 nm) permettra un gain particulièrement important pour les équipes positionnées sur les fronts de science actuels, en particulier pour une imagerie sub-cellulaire fine (nanostructure de la paroi, vésicules intracellulaires, filaments d’actine, microtubules, larges complexes protéiques, chromosomes...), ainsi que pour les reconstructions 3D et la modélisation pour lesquelles le gain en résolution (dans les 3 axes) est très significatif.

La plateforme d’imagerie de l’Observatoire du Végétal OV accueille un tout nouveau microscope permettant l’imagerie super-résolution de type dSTORM en 3D et multi-couleur. Obtenu dans le cadre de l’ERC STORMtheWALL (actu IJPB), cet équipement permettra le suivi de structure 3D de molécules uniques et de dynamiques cellulaires. Cette approche est utilisée pour étudier la nanostructure de la paroi végétale, ainsi que les autres structures subcelulaires. Le système possède également un module sFLIM ("spectral Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy") offrant la possibilité de faire de l’imagerie spectrale et de l’imagerie de durée de vie de la fluorescence sous excitation bi-photonique. Le sFLIM couplé au module de photostimulation permettra le suivi et le contrôle simultané de plusieurs processus biochimiques et moléculaires in planta à l’aide de biocapteurs imagés par FRET-FLIM avec photoactivation. Cet équipement, unique en France, sera ouvert au delà du projet couvert par l’ERC et permettra d’acquérir des images d’une qualité et d’une résolution (spectrale et en 3D) exceptionnelle.

La technologie STORM est basée sur la réitération de plusieurs étapes de photoactivation/photoblanchiment et la détection de molécules uniques. Elle permet la localisation de molécules individuelles, pour observer la nanostructure du végétal avec une excellente résolution spatiale (3D). Les modules sFLIM et photostimulation permettent de contrôler et d’observer simultanément des processus biochimiques et moléculaires dynamiques dans des plantes vivantes en utilisant en parallèle un activateur photoactivable (optogénétique) et plusieurs biocapteurs FRET. Couplé à des détecteurs très sensibles, le système permet l’imagerie spectrale “temps de vie” (sFLIM), en utilisant une technique de comptage de photons dans une gamme spectrale allant de 430 à 650 nm (16 canaux), même en faible luminosité. L’équipement permet de dépasser les limites spatiales habituelles en utilisant la nanoscopie optique multi-cibles pour visualiser des processus cellulaires et ensuite dépasser leurs limites temporelles en utilisant des capteurs commandés par la lumière et des biocapteurs intracellulaires multiplexés pour perturber et surveiller simultanément la dynamique du système in vivo.


Ultrastructure de parois vegetale de tube pollinique d’Arabidopsis vue par dSTORM immunomarqé contre pRALF4:RALF4-HA (vert) and pectin homogalacturonan demethylé (LM19, magenta), ©Kalina T. Haas

Ce microscope ouvre une nouvelle dimension pour la compréhension de mécanismes cellulaires à l'échelle nanométrique et fournira des données inédites pour la mise en place de modèles de processus biologiques. Ces modèles sont des briques essentielles des modèles multi-échelles prédisant la croissance et le rendement des cultures dans des environnements changeants.