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De la nano à la macro : comment la microscopie étendue dépasse-t-elle les limites de la microscopie optique ?
Avec les progrès de la science et de la technologie, la technologie de la microscopie a également franchi une nouvelle étape. La microscopie étendue (ExM), en tant qu'outil innovant de préparation d'échantillons, joue un rôle de plus en plus important dans la recherche biologique. Cette technique augmente non seulement la taille de l’échantillon, mais rend également visibles de petites structures qui ne peuvent pas être clairement identifiées en microscopie optique conventionnelle.
Principe du microscope étendu
L'idée centrale de la microscopie à expansion est d'utiliser des systèmes polymères pour agrandir l'échantillon. Cela signifie qu'un réseau de polymères est d'abord introduit dans un échantillon de cellule ou de tissu, puis que le réseau de polymères est physiquement étendu par une réaction chimique pour augmenter la taille de la structure biologique. La recherche montre que la technologie actuelle peut agrandir les spécimens jusqu'à 16 fois leur taille d'origine, une avancée qui rend possible une résolution auparavant inaccessible.
Le plus grand avantage de cette technologie est qu'elle ne nécessite pas d'équipement de microscopie spécialisé et coûteux et que le coût des matériaux requis est relativement faible.
Contexte historique de la microscopie étendue
La microscopie étendue a été proposée pour la première fois en 2015 par les chercheurs du MIT Fei Chen, Paul W. Tillberg et Edward Boyden. Depuis, de nombreuses applications ont vu le jour, principalement axées sur l’analyse d’échantillons biologiques.
En 2016, des chercheurs ont publié des articles décrivant des solutions aux limites des sondes marquées traditionnelles pour ExM, permettant d'utiliser cette technologie avec des sondes microscopiques conventionnelles. D’ici 2021, une technologie de séquençage in situ spatialement précise (ExSeq) basée sur une technologie de microscopie étendue sera également disponible.
Domaines d'application et potentiel médical
Les applications de la microscopie étendue ne se limitent pas à la recherche biologique fondamentale. En termes de diagnostic de maladies, la microscopie étendue fournit des outils d’imagerie qui peuvent être utilisés pour des échantillons cliniques, qui peuvent afficher clairement les biomolécules et les minuscules structures au sein des cellules. Cela permet aux médecins, dans certains cas, d'évaluer plus précisément les conditions pathologiques telles que la maladie tubulaire rénale, les tumeurs précoces du sein et de différencier les tissus normaux des tissus cancéreux.
À l'avenir, avec le développement de la technologie, la microscopie étendue pourrait être en mesure de fournir des observations morphologiques à l'échelle nanométrique d'une variété d'échantillons d'organes humains.
Applications des neurosciences
En neurosciences, la microscopie étendue a également conduit à de nombreuses nouvelles découvertes. Les chercheurs peuvent zoomer sur les circuits cérébraux, ce qui facilite la cartographie des connexions neuronales. Les biomolécules extracellulaires, telles que les protéines et les acides nucléiques, sont fermement ancrées au polymère, ce qui leur permet d'être clairement visualisées avec des microscopes ordinaires après expansion.
Avantages et limites de la microscopie étendue
Par rapport à d'autres technologies de microscopie, la microscopie étendue présente des avantages pratiques et économiques considérables. Parce qu'il ne nécessite pas d'investissement en équipement élevé et ne nécessite qu'un microscope optique standard pour obtenir une imagerie haute résolution. Cependant, le processus de préparation pour ExM n’est pas facile et l’intégrité de chaque étape doit être assurée, sinon la clarté de l’image finale pourrait être affectée.
Si des erreurs sont commises à certaines étapes, les cellules peuvent se lyser ou se développer de manière inégale, compromettant ainsi la qualité de l'image.
En résumé, la microscopie étendue peut non seulement améliorer considérablement la résolution des images, mais présente également un large éventail d'applications potentielles, de la recherche fondamentale au diagnostic clinique, avec un impact considérable. Cependant, tout en élargissant continuellement ses applications, nous devrions également réfléchir à la question suivante : comment la technologie de microscopie étendue changera-t-elle notre compréhension et nos applications de la biologie et de la médecine lorsqu'elles deviendront plus matures ?
