Un microscope automatisé pour suivre en direct la vie des cellules

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Le dispositif fonctionne comme un scanner IRM qui permet de voir n’importe

Le dispositif fonctionne comme un scanner IRM qui permet de voir n’importe quelle partie de la cellule scannée sur la base de son indice de réfraction © 2019 Alain Herzog

Suivre l’évolution de cellules vivantes dans plusieurs conditions expérimentales en parallèle durant toute leur durée de vie est désormais possible. Le nouveau microscope de Nanolive, spin-off de l’EPFL, permet aux chercheurs d’en observer la morphologie en 3D à partir de populations cellulaires, jusque dans les détails du fonctionnement de leurs organelles, sans les endommager et d’une façon automatisée. La start-up lance aujourd’hui son appareil sur le marché.

Plus rien de la vie des cellules ne pourra échapper aux chercheurs. Pas même les détails des réactions et des interactions de leurs organelles. Nanolive, une spin-off de l’EPFL a mis au point une manière inédite d’espionner ces petits organismes en continu sans risquer de les endommager. Cela ouvre la porte à l’observation de processus biologiques encore mal connus, car inobservables avec les moyens habituels. Grâce à un logiciel développé également par l’entreprise, les images peuvent aussi être converties en 3D, ce qui permet aux chercheurs de voyager dans les cellules et d’en faire apparaître certaines organelles en couleur.

Des expériences d’une durée indéterminée peuvent être envisagées

Grâce à une plateforme développée par l’entreprise, ce microscope d’un nouveau genre, appelé CX-A permet d’observer le comportement de populations de cellules et de zoomer jusqu’au niveau des organelles pour voir leurs réactions et interactions en temps réel avec une résolution inférieure à 200 nanomètres. Les cellules à observer sont placées sur une plaquette comportant 96 alvéoles. Elles baignent dans un milieu de culture physiologique qui leur permet de poursuivre leur développement normalement. Aucune autre manipulation n’est ensuite requise. Dans l’appareil un bref calibrage s’effectue puis des clichés sont pris à l’intervalle défini par l’utilisateur. Des expériences d’une durée indéterminée peuvent ainsi être envisagées et des milliers d’images collectées durant des jours, voire des semaines au sujet de processus biologiques, d’interactions entre les organelles ou encore de réseaux de mitochondries par exemple.

Le dispositif, fruit du travail de doctorat de Yann Cotte, toujours à la tête de la start-up, fonctionne comme un scanner IRM qui permet de voir n’importe quelle partie de la cellule scannée sur la base de son indice de réfraction. Il prend des images en perspective des cellules qu’il recombine en utilisant un logiciel informatique. L’holographie, rendue possible par un laser qui atteint l’échantillon avec un angle de 45 degrés, offre un outil unique pour l’évaluer dans son environnement naturel : non invasif, sans manipulation et sans interférence alors que le scanning rotationnel permet une reconstruction en 3D et une excellente résolution.

Les microscopes actuellement utilisés ne permettent pas d’observer les cellules à long terme en raison des produits de contraste nécessaires : les cellules se détériorent et meurent prématurément. « Avec ce microscope, nous pouvons maintenant effectuer des tests dans diverses conditions sans étapes de marquage fluorescent tout en obtenant des images d’une grande qualité », explique Mathieu Frechin, chercheur en biologie chez Nanolive. Les images d’indices de réfraction et les signaux fluorescents permettent par exemple de suivre l’évolution de petites structures subcellulaires comme les mitochondries tout en observant leur potentiel de membrane avec un marqueur chimique. Cela permet de mettre en évidence des variation subtiles d’activité et de structure sous l’effet de médicaments ou de perturbations génétiques.

La start-up, fondée en 2013 reste discrète sur ses levées de fonds et son chiffre d’affaires, mais sa croissance est réjouissante puisqu’elle a créé 15 nouveaux postes cette année. Le premier appareil, qu’elle a commercialisé en 2015, est désormais utilisé par de nombreux groupes de chercheurs à travers le monde dans les domaines de la biologie, de la pharmacie et des cosmétiques, mais également par des écoles, dans un but de formation. Les prochaines étapes ? « Dans un premier temps trouver des locaux plus grands, car on s’attend à doubler le nombre d’employées l’année prochaine», sourit Lisa Pollaro, Chief marketing officer.