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Voir la dynamique de l’organisation lipidique à l’échelle moléculaire. OPTICA, Juillet 2017

Des chercheurs de l’équipe MOSAIC à l’Institut Fresnel ont démontré la possibilité d’imager, à une échelle de temps sub-seconde, la dynamique de l’orientation de lipides dans des membranes artificielles et cellulaires sans marquage fluorescent. Le gain en rapidité obtenu par rapport aux techniques précédentes est de l’ordre de deux ordres de grandeur, ces expériences nécessitant auparavant quelques minutes pour former une image de quelques centaines de micromètres de taille.
Figure
La méthode de microscopie optique utilisée mesure des signaux non-linéaires Cohérent Raman, par processus Cohérent Raman Stimulé (SRS) ou Diffusion Cohérent Raman Anti-Stokes (CARS) provenant des vibrations moléculaires, ici ciblant les signaux des lipides membranaires. Mathias Hofer, Naveen Kumar Balla et Sophie Brasselet ont utilisé le principe de la détection de signaux Stimulés Raman, qui module rapidement l’intensité d’un des faisceaux impliqués dans l’interaction avec les molécules, pour cette fois moduler la polarisation de ces faisceaux. Les signaux polarisés étant sensibles à l’orientation des molécules, la modulation obtenue est alors la signature d’une orientation moléculaire, ce qui permet de remonter, pour chaque pixel de l’image, à l’ordre moléculaire dans les membranes lipidiques et à leur orientation moyenne, caractéristiques de leur organisation à une échelle sub-micrométrique.

Ces signaux sont riches d’information, notamment dans les membranes lipidiques de la myéline, une structure multicouches qui entoure les axones et se trouve être fortement affectée lors de la progression de maladies neurodégénératives telles que Alzheimer ou la sclérose en plaque.
Cette technique permettrait de mesurer, en amont du détachement de la myéline des axones, les signes précoces d’une désorganisation lipidique dans les tissus. Une démonstration de principe dans des tissus fixés extraits de la moelle épinière de souris a également été publiée en collaboration Franck Debarbieux de l’INT Marseille.

Référence : M. Hofer, N.K. Balla, S. Brasselet, High speed polarization resolved Coherent Raman Scattering imaging, Optica Vol. 4, Issue 7, pp. 795-801 (2017) https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.000795

Voir également : P. Gasecka, A. Jaouen, F.-Z. Bioud, H. Barbosa de Aguiar, J. Duboisset, P. Ferrand, H. Rigneault, N. Balla, F. Debarbieux, S. Brasselet, Degradation of molecular organization of myelin lipids in autoimmune demyelination probed by polarization resolved nonlinear vibrational microscopy, BioRxiV : https://doi.org/10.1101/105965

Contact : Sophie Brasselet- MOSAIC- sophie.brasselet chez fresnel.fr