En vidéo : lorsque la fluorescence révèle les merveilles de la nature…

Certaines moléculesmolécules peuvent absorber des particules (souvent des photons) provoquant l'apparition d'un état d'excitation. Leur retour à un niveau d'équilibre donne alors naissance à une émissionémission lumineuse. C'est le principe de la fluorescence. Les molécules sensibles à la lumièrelumière, ou fluorochromes, sont caractérisées par des spectresspectres d'excitations et d'émissions. Elles émettent donc des couleurs précises.

De nombreuses techniques d'études microscopiques ont recours à la fluorescence pour mettre en évidence des structures précises au sein des cellules (ADN, ARN, etc.). Les trois vidéos ci-dessous présentent des exemples du potentiel de ces méthodes. Elles ont toutes été soumises au concours Nikon Small World 2012. La première d'entre elles a reçu le deuxième prix. Les deux autres ont obtenu une mention honorable.

Les mitochondries correspondent aux centrales énergétiques des cellules eucaryotes. Elles peuvent se déplacer pour aller au plus près des zones requérant des molécules d'ATP (adénosine triphosphateadénosine triphosphate), un composé transportant de l'énergieénergie au sein de ses liaisons phosphatephosphate-phosphate.

Dominik PaquetPaquet, de université de Rockefeller, a réussi à filmer le déplacement des mitochondries à l'intérieur des neurones sensoriels d'un poisson-zèbre âgé de 2 jours, vivant et intact. Cet animal a préalablement subi des modifications génétiques. Les transgènes memYFP et mitoCFP ont été utilisés pour rendre les membranes cellulairesmembranes cellulaires et les mitochondries fluorescentes, respectivement en bleu et en vert. Dans ce film, la larvelarve mesure 1 millimètre de long.

Des chambres à œufs pivotantes

Durant sa ponte, la drosophile Drosophila melanogaster expulse un ovocyteovocyte accompagné d'un ensemble de cellules nourricières. Cet amas cellulaire, protégé par des cellules adaptées, forme une chambre à œuf ou ovariole. Celle-ci dégénère en 15 minutes après avoir quitté l'ovaireovaire de la femelle.

Le développement de ces structures est étudié depuis plus de cinquante ans. Personne n'avait remarqué, avant la publication de cette vidéo, qu'elles pivotent sans cesse le long de leur axe d'élongationélongation durant leur croissance. Ces mouvementsmouvements permettraient le dépôt de fibres de collagène autour des chambres. Ces fils joueraient le rôle d'un corset et dirigeraient l'élongation des chambres selon un axe bien défini. 

Saori Haigo de l'université de Californie à Berkeley, et auteur de la vidéo, se demande maintenant si un processus similaire pourrait expliquer la forme des œufs de poule.

Croissance d’une racine d’Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thalianaArabidopsis thaliana est un modèle d'étude très prisé depuis de nombreuses années. Elle fait également l'objet de nombreuses recherches utilisant des techniques fluorescentes.

Un millier de plants peuvent être cultivés sur un mètre carré, elle est donc de petite taille. Par ailleurs, son cycle de développement est court (2 mois). Les résultats expérimentaux peuvent être obtenus rapidement. Son génome de taille réduite (125.000 kb) en fait un modèle de choix pour les études génétiques.

Dans cette vidéo, le développement d'une racine latérale a été suivi durant plusieurs jours. Les chercheurs de la Goethe Universität Frankfurt am Main (GUF) sont parvenus à maintenir la plante verticalement durant sa croissance dans le microscopemicroscope. À chaque instant, de nombreuses photographiesphotographies ont été prises en modifiant chaque fois le plan de netteté. La superposition de toutes ces images permet alors de reconstruire la racine en 3 dimensions. Chaque tranche photographiée a été éclairée avec une lumière particulière permettant d'activer la fluorescence.