Réponse :
Quand les chercheurs veulent voir plus de détails dans une structure cellulaire, " zoomer " en quelque sorte sur de petits organites, ils utilisent la microscopie électronique. Comme pour la microscopie ionique, les contraintes liées à la technique sont incompatibles avec l'observation de matériel vivant. Mais de meilleure résolution que la microscopie optique, la microscopie électronique permet d'accéder à l'échelle moléculaire…
Des électrons pour voir la matière…
La microscopie électronique est née avec la découverte de la mécanique ondulatoire par Louis de Broglie (1923). Aux particules qui constituent la matière, peut être associée une longueur d’onde très petite. Dans les microscopes électroniques, la source lumineuse est remplacée par une source qui émet des électrons par chauffage. Un système de lentilles électromagnétiques ou électrostatiques permet alors de condenser le faisceau.
En microscopie électronique à transmission, le faisceau traverse l’échantillon et perd au passage un certain nombre d’électrons. C’est cette " absorption " des électrons qui donne ensuite une image de l’échantillon. Notons qu’en raison du très faible pouvoir de pénétration des électrons, seuls des échantillons très fins peuvent être observés.
En microscopie électronique à balayage, le faisceau d’électrons balaye l’échantillon qui émet alors des électrons secondaires dont le nombre dépend de la nature de la surface étudiée. Ce sont ces électrons qui sont collectés et détectés.
Le faisceau d’électrons est ensuite recueilli au niveau d’une plaque électro-sensible ou d’un détecteur d’électrons qui permet la visualisation de l’image. Les molécules que l’on souhaite étudier sont marquées avec des sels de métaux lourds, ce qui permet de " filtrer " un grand nombre d’électrons et ainsi de les observer…
Les techniques de microscopie électronique appliquées au sein de l’Institut Curie…
A l'Institut Curie, un laboratoire entier est consacré à la microscopie électronique en biologie cellulaire : il s’agit du Laboratoire de microscopie électronique des compartiments cellulaires, dirigé par Graça RAPOSO dans l’UMR 144 CNRS / Institut Curie " Compartimentation et dynamique cellulaires ".
Les chercheurs y étudient notamment la biogenèse des différents compartiments cellulaires et le trafic membranaire. Ils possèdent des équipements spécialisés hautement performants qui permettent l'analyse ultrastructurale et immunocytochimique de molécules dans le milieu cellulaire. A travers des thématiques originales ou par des collaborations internes et externes, ils participent à la compréhension du fonctionnement de cellules normales ou pathologiques.
Grâce à une préparation des échantillons à très basse température - en les plaçant rapidement dans l'azote liquide -, il est possible de figer les composants cellulaires. Ces techniques cryogéniques permettent ainsi de préserver au maximum les compartiments cellulaires et le cytosquelette tout en autorisant le marquage des protéines in situ sur les coupes.
Une partie significative des projets développés dans le laboratoire de microscopie électronique de l'Institut Curie concerne les mécanismes de formation et de sécrétion des lysosomes –les sacs membranaires contenant les enzymes nécessaires à la digestion des cellules -et autres organites apparentés, notamment les mélanosomes, organites dans lesquels a lieu la synthèse de la mélanine.
Ces travaux ont permis d'approfondir les connaissances sur la formation des mélanosomes dans les mélanocytes. Une vision plus étendue qui ouvre des perspectives nouvelles pour la compréhension des bases cellulaires de la transformation cellulaire, de maladies dites lysosomales et des interactions d'agents pathogènes et des cellules hôtes. L'un des exemples en la matière est la mise en évidence de la sécrétion d'exosomes par les cellules du système immunitaire.
Les protéines en 3D grâce aux différentes approches de la microscopie électronique
Pour élucider l'organisation des protéines qui assurent le fonctionnement de la cellule et mieux les comprendre, il faut avoir recours à des techniques d'observation de haute résolution. Les différentes approches de la microscopie électronique 3D connaissent un développement spectaculaire et occupent dorénavant une place privilégiée en biologie structurale.