Pour la toute première fois, la microscopie à expansion permet l’imagerie des moindres détails des membranes cellulaires Cela offre de nouvelles perspectives sur les processus d’infection bactérienne et virale

Microscopie à expansion sphingolipidique (ExM) de cellules multipliées par dix infectées par la chlamydia Les membranes bactériennes sont marquées en vert; les membranes interne et externe de la bactérie peuvent être distinguées (c) Sous (a) balayage laser confocal et sous (b) microscopie à illumination structurée (SIM) Barres d’échelle: 10 et 2 microns dans les petits rectangles blancs respectivement (Image: Arbeitsgruppe Sauer / Universität Würzburg)

La microscopie à expansion (ExM) permet l’imagerie des cellules et de leurs composants avec une résolution spatiale bien inférieure à 200 nanomètres A cet effet, les protéines de l’échantillon étudié sont réticulées en un polymère gonflable Une fois les interactions entre les molécules détruites, les échantillons peuvent être multipliés plusieurs fois avec de l’eau Cela permet des informations détaillées sur leurs structures

“Cette méthode était auparavant limitée aux protéines Dans la revue Nature Communications, nous présentons maintenant un moyen d’élargir les lipides et donc les membranes cellulaires », déclare le professeur Markus Sauer, expert en microscopie à super-résolution du Biocentre de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Bavière, Allemagne Les professeurs de JMU Thomas Rudel (microbiologie) et Jürgen Seibel (chimie) sont également impliqués dans la publication

L’équipe de Jürgen Seibel a synthétisé des sphingolipides fonctionnalisés, qui sont un composant important des membranes cellulaires Si ces lipides sont ajoutés aux cultures cellulaires, ils sont incorporés dans les membranes cellulaires Ils peuvent ensuite être marqués avec un colorant et expansés quatre à dix fois dans un polymère gonflable

Les chercheurs du JMU montrent que cette méthode – en combinaison avec la microscopie à illumination structurée (SIM) – permet pour la première fois d’imager différentes membranes et leurs interactions avec des protéines avec une résolution de 10 à 20 nanomètres: membranes cellulaires, membrane nucléaire cellulaire externe et interne et également les membranes d’organites intracellulaires telles que les mitochondries

Les sphingolipides s’intègrent également très efficacement dans les membranes des bactéries Cela signifie que, pour la première fois, des agents pathogènes tels que Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis et Simkania negevensis peuvent désormais être visualisés dans des cellules infectées avec une résolution qui n’était auparavant obtenue qu’en microscopie électronique. Même les membranes internes et externes des bactéries à Gram négatif peuvent être distinguées les unes des autres

«Avec les nouvelles méthodes microscopiques à super-résolution, nous voulons maintenant étudier les mécanismes d’infection bactérienne et les causes de la résistance aux antibiotiques Ce que nous apprenons dans le processus pourrait éventuellement être utilisé pour des thérapies améliorées », déclare le professeur Thomas Rudel, expert en infections bactériennes.

Les sphingolipides pourraient également s’intégrer dans la membrane des virus Si cela réussit, les interactions des virus corona avec les cellules pourraient être étudiées pour la première fois avec une microscopie optique à haute résolution.

Le travail décrit a été soutenu financièrement par la Fondation allemande pour la recherche (DFG) dans le cadre des groupes de formation à la recherche 2157 et 2581

Imagerie à l’échelle nanométrique des infections bactériennes par microscopie d’expansion des sphingolipides Nature Communications, 2 décembre 2020, DOI: 101038 / s41467-020-19897-1

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News – États-Unis – Membranes cellulaires en super résolution
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Cell Membranes in Super Resolution

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