FOCUS PLATEFORME : La microscopie photonique Super-Résolue

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Le processus de la découverte d’un médicament requiert une approche multidisciplinaire associant des savoir-faire complémentaires, notamment dans les domaines de la chimie, pharmacotechnie, immunologie, biologie structurale, biologie moléculaire et cellulaire, sans oublier la génétique et la pharmacologie.

Parmi les technologies dont disposent les unités de recherche de l’IPSIT (Ingénierie et Plateformes au Service de l'Innovation Thérapeutique), il y a l’imagerie photonique. Celle-ci occupe une place stratégique depuis l’acquisition sur la plate-forme d’imagerie cellulaire MIPSIT, d’un microscope STED (STimulated Emission Depletion) dit « super-résolu ». Cette technique purement optique aux deux prix Nobels (A. Einstein 1921 et Stephan Hell 2014), permet d’accéder à des dimensions de l’ordre de quelques dizaines de nanomètre (> 50 nm), soit quatre fois plus résolue que la microscopie confocale à balayage laser. Elle ouvre de nouvelles perspectives dans le cadre du développement des nanomédicaments, notamment la caractérisation de leur structure qu’elle soit nanoparticulaire et/ou microparticulaire.

 

Exemple choisi : Dans le domaine de la galénique, l’acheminement d’un principe actif au-delà des barrières biologiques tout en garantissant son intégrité puis son relargage contrôlé sur sa cible biologique est un défi majeur. Il s’agit donc de concevoir de très petites entités à base de lipides ou de polymères biocompatibles dans lesquelles les médicaments sont encapsulés. Notre toute première étude STED visait à tester les limites aérodynamiques de poudres sèches microparticulaires (NEM, Nano-Embedded Microparticles) en vue de leur administration par inhalation. Notre travail a consisté à visualiser ces édifices et leurs sous-unités associées entre elles (voir illustration) grâce à un sucre, le tréhalose, puis à évaluer in vitro leur comportement à la désintégration après une aérosolisation sur une couche de mucus. (Christian A. Ruge et al., Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2016).

 

D’autres domaines ont recours à la super-résolution (Ramet L. et al., J. Neuroscience, 2017 ; Arthur T. Molines et al. Biology Open, 2018; Frauke Beilstein et al. PLoS Pathog 15: e1008209). En neurobiologie, par exemple, nous avons pu localiser et/ou colocaliser les différents transporteurs vésiculaires du glutamate dans les varicosités du cerveau de souris au niveau du striatum. En physiologie végétale, la microscopie super-résolue STED a permis de mettre en évidence la désorganisation du réseau de microtubules corticaux chez les mutants d’EB1 (End Binding one) au niveau de la racine d’Arabidopsis Thaliana et enfin, en virologie, d’explorer l’organisation dynamique des différentes glycoprotéines sur l'enveloppe virale de HSV-1 (virus de l’herpès simplex 1) participant à l'optimisation du processus de liaison cellulaire et de fusion membranaire lors de l’infection.

 

Le STED vient ainsi compléter les modalités d’acquisition multi-échelles, multi-couleurs proposées par la plate-forme MIPSIT de la faculté de pharmacie à Châtenay-Malabry.

 

La plate-forme technique et de recherche en biologie cellulaire et imagerie de l’UMS-IPSIT (MIPSIT) est installée depuis novembre 2000 sur le site de la Faculté de Pharmacie de l’Université Paris-Sud. Cette plate-forme, ouverte à toute équipe de recherche, a pour principale mission de proposer une expertise et un accès à des outils technologiques performants dans le domaine de la microscopie photonique et l’analyse d’images. La visualisation de la localisation de molécules d’intérêt ou le suivi de processus dynamiques dans les trois dimensions de l’espace au niveau tissulaire, cellulaire ou subcellulaire est une approche méthodologique supplémentaire dans la compréhension des pathologies humaines. Elle est membre du Réseau d’Imagerie Cellulaire de Paris-Saclay (RIC).

 

Contacts : Valérie Nicolas (valerie.nicolas @ universite-paris-saclay.fr)

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