L’imagerie de fluorescence repousse ses limites

L'imagerie de fluorescence constitue un outil indispensable du suivi de la dynamique des processus biologiques. Après greffage à des marqueurs fluorescents, des protéines ciblées deviennent visibles par microscopie optique et il est possible d'en suivre le comportement, les mouvements et les interactions avec le milieu environnant.

Une bioimagerie très limitée jusqu’à présent

L'imagerie de fluorescence souffre néanmoins de limitations. Parmi celles-ci, une bioimagerie avancée devrait pouvoir imager simultanément plusieurs dizaines de marqueurs fluorescents différents pour rapporter d’un ensemble d’interactions. Cependant, les « couleurs » d’émission de fluorescence se recouvrent et il est impossible de démêler simplement les contributions de plus de 3 ou 4 marqueurs fluorescents distincts.

Un nouveau protocole plus performant

En collaboration avec des chercheurs de plusieurs institutions françaises et chinoises, des membres du Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée (UMR 7600 CNRS/SU) et du Laboratoire PASTEUR (UMR 8640 CNRS/ENS/SU) ont développé un protocole nommé « LIGHTNING » (Light-tunable tIme-gated readinG-out of pHotocycles for mulTiplexed fluorescence ImagiNG) qui permet de dépasser ces limitations. Ce protocole qui exploite la cinétique des réactions (photo)chimiques permet de discriminer jusqu’à 20 marqueurs fluorescents ayant des « couleurs » d’émission identiques, ce qui améliore les performances actuelles de plus d’un ordre de grandeur et ouvre de nouvelles perspectives en imagerie de fluorescence.

Légende : LIGHTNING discrimine sélectivement un marqueur fluorescent parmi d’autres grâce à la singularité de ses temps de réponse caractéristiques (τ^I_low, τ^I_high, τ^I_low, τ^II_high) à différentes illuminations (^I_low ,^I_high, ^II_low, ^II_high). Chaque boule indique quatre temps caractéristiques (en secondes) pour 22 protéines fluorescentes réversiblement photo-commutables en solution ; 20 d’entre elles sont discriminables.

Auteurs
Raja Chouket,¹ Agnès Pellissier-Tanon,¹ Aliénor Lahlou,^1,2 Ruikang Zhang,¹ Diana Kim,¹ Marie-Aude Plamont,¹ Mingshu Zhang,³ Xi Zhang,³ Pingyong Xu,^3,4 Nicolas Desprat,^5,6 Dominique Bourgeois,⁷ Agathe Espagne,¹ Annie Lemarchand,^8∗ Thomas Le Saux,^1∗ Ludovic Jullien ^1*

Nom du laboratoire et tutelles
¹ PASTEUR, Département de chimie, École normale supérieure, PSL University, Sorbonne Université, CNRS, Paris, France ; ² Sony Computer Science Laboratories, Paris, France ; ³ Key Laboratory of RNA Biology, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China ; ⁴ College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China ; ⁵ Laboratoire de Physique de l’ENS, École Normale Supérieure, PSL University, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Paris, France ; ⁶ Institut de Biologie de l’ENS (IBENS), École Normale Supérieure, CNRS, INSERM, PSL University, Paris, France ; ⁷ Institut de Biologie Structurale, Université Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble, France ; ⁸ LPTMC, Sorbonne Université, CNRS, Paris, France.