Microscopies cellulaires à l’échelle de la molécule individuelle

Représentation en sciences du vivant (8)

Imaging of single molecules in live cells

¹ Institut de biologie de l’École normale supérieure, 46, rue d’Ulm, 75005 Paris
² Laboratoire Kastler Brossel, département de physique, 46, rue d’Ulm, 75005 Paris

^* maxime.dahan@lkb.ens.fr

Résumé

La possibilité de détecter des molécules uniques dans une cellule offre des modalités nouvelles pour l’imagerie biologique. Ainsi, des structures macromoléculaires peuvent être observées au sein de la cellule avec une résolution de 10 à 50 nm, bien inférieure à la limite de diffraction de la lumière (250 nm). L’enregistrement des trajectoires de protéines individuelles, qu’elles soient membranaires ou intracellulaires, permet également d’analyser les processus physiques et biochimiques qui contribuent à leur mouvement dans la cellule. À l’avenir, ces outils d’imagerie ultrasensible devraient largement contribuer à notre compréhension de l’organisation du vivant.

Abstract

Progress in optical microscopy, combined to the emergence of new fluorescent probes and advanced instrumentation, now permits the imaging of single molecules in fixed and live cells. This extreme detection sensitivity has opened new modalities in cellular imaging. On the one hand, optical images with an unprecedented resolution in the 10-50 nm range, well below the diffraction limit of light, can be recorded. These super-resolution images give new insights into the properties of cellular structures. On the other hand, proteins, either in the membrane or intracellular, can be tracked in live cells and in physiological conditions. Their individual trajectories provide invaluable information on the molecular interactions that control their dynamics and their spatial organization. Single molecule imaging is rapidly becoming a unique tool to understand the biochemical and biophysical processes that determine the properties of molecular assemblies in a cellular context.