Biologie cellulaire : repousser les frontières du visible

Coupe d'intestin grêle de souris observée en microscopie confocale multi-couleurs. Le marquage immunofluorescent révèle les cellules épithéliales (EpCAM) en cyan, les cellules de Paneth en gris, les lymphocytes T (CD3) en orange, les phagocytes (CD11c) en rouge, les leukocytes (CD45) en bleu foncé, le lysozyme M (via l'expression de la GFP) en vert et le collagène en jaune. L'image est obtenue par la combinaison de plusieurs lasers et d'un détecteur spectral permettant de distinguer une large…

Activité hormonale dans des cellules d’Arabette des dames, "Arabidopsis thaliana", observée en microscopie confocale à fluorescence. Les chercheurs utilisent ici des marqueurs fluorescents codés génétiquement, le niveau d’expression et donc de l’activité hormonale est visible grâce à l’intensité du signal en microscopie confocale. La structure visible ici est un méristème apical caulinaire qui produit toutes les nouvelles fleurs (structures sphériques située en périphérie) d’une plante.

Imagerie in vivo de l’infection de cellules muqueuses par le VIH enregistrée par microscopie en temps réel et analysée à l’aide du logiciel Imaris. Pour visualiser les différents acteurs de l’infection, les cellules produisant le virus on été modifiées afin de produire un virus contenant des protéines fluorescente verte (GFP) et les cellules muqueuses génitales modifiées génétiquement pour exprimer en surface une protéine fluorescente rouge (RFP). Ensuite, les chercheurs reproduisent in vivo la…

Soldats de l’immunité adaptative, les globules blancs forment une ligne de défense cruciale de notre organisme. Ici, à gauche, l’un de ces patrouilleurs, un lymphocyte T auxiliaire de 10 µm, est en pleine reconnaissance d’un intrus : à l’aide de sa trompe, il tâtonne la surface d’une microbille (5 µm) de plastique recouverte d’anticorps. Dans notre organisme, en guise de billes et d’anticorps, ce sont d’autres types de globules blancs qui éclairent les lymphocytes T en leur présentant des…

L’autophagie est une voie de survie propre à la cellule : elle permet la destruction de pathogènes intracellulaires ou l’accès à une réserve en nutriments par le recyclage de ses membranes. Si elle n’est pas équilibrée, cela peut entraîner la mort de la cellule. Cette image présente la protéine RUFY3, impliquée dans le processus d’autophagie, dans un macrophage de souris - une cellule du système immunitaire chargée de phagocyter les corps étrangers. La couleur bleue illustre la présence de la…

La formation embryonnaire des ganglions lymphatiques, petits organes essentiels à la réponse immunitaire, est désormais connue. Grâce à la microscopie à feuillet de lumière, les scientifiques ont pu déterminer les dynamiques à l’œuvre chez cet embryon de souris de 13,5 jours. En bleu, les cellules lymphoïdes (LTi), dérivant de l’endothélium hématogène, un tissu spécifique de l’embryon. Elles passent dans son foie où elles prolifèrent avant de migrer dans l’organisme pour donner naissance aux…

Ondulations spontanées de flagelles artificiels obtenus par autoassemblage de filaments d'actine et de myosines (un moteur moléculaire). Des scientifiques ont découvert que, plongés dans un bain de myosines, les filaments d'actine se rapprochent spontanément pour former des faisceaux d'environ 15 micromètres qui ondulent avec une période d'environ 10 secondes. L'image réunit 10 prises de vue de la même structure, à 1,4 seconde d'intervalle, ce qui permet de suivre une période du mouvement…

Manipulation d’une cellule à l’aide d’un microrobot sur une station de pinces optiques. Ce dispositif permet de manipuler des objets de taille micrométrique sans contact, grâce à la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser. C’est le principe du piège optique. La télé-opération est utilisée pour des échantillons biologiques devant être confinés (cellules cancéreuses, bactéries, parasites, etc.). A l’écran, un microrobot sert d’intermédiaire : il est contrôlé via les pinces optiques…

Manipulation d’une cellule à l’aide d’un microrobot sur une station de pinces optiques. Ce dispositif permet de manipuler des objets de taille micrométrique par un laser, selon le principe du piège optique. La télé-opération est utilisée pour des échantillons biologiques devant être confinés (cellules cancéreuses, bactéries, parasites, etc.). A l’écran, un microrobot sert d’intermédiaire de manipulation, pour éviter le contact direct entre le matériel biologique et le laser infrarouge qui est…

Installation d’un échantillon dans le boîtier laser d’une station de pinces optiques. Ce dispositif permet de manipuler des objets de taille micrométrique sans contact, grâce à la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser. C’est le principe du piège optique. La télé-opération est utilisée pour des échantillons biologiques devant être confinés (cellules cancéreuses, bactéries, parasites, etc.). Sur cette station, le retour visuel est complété par un retour de force en temps réel,…

Séparation magnétique dans une puce micro-fluidique avec micro-aimants NdFeB intégrés. Nora Dempsey est lauréate de la médaille de l’Innovation du CNRS 2021. Chercheuse à l’Institut Néel du CNRS, elle a été recrutée en 2001 au CNRS et elle s’est fait un nom en développant des procédés de synthèse de micro-aimants haute performance, dont elle contrôle la structure magnétique à différentes échelles. Ce savoir-faire, la physicienne l’exploite dans des collaborations avec des industriels, tel…

Analyse morphologique et qualitative d’images de microscopie. Des cultures primaires de neurones ont été marquées pour détecter l’expression de diverses protéines. Les échantillons sont en cours d'observation sur un microscope confocal. Études réalisées dans l'équipe "Pathogénèse des infections virales du système nerveux central adulte et en développement", au plateau d'imagerie cellulaire de l'Institut Toulousain des maladies infectieuses et inflammatoires (Infinity).

Etude du méristème apical caulinaire (sur la tige) d’une Arabette des dames, "Arabidopsis thaliana", en miscroscopie confocale à fluorescence. Le groupe de cellules situées au centre sont des cellules "souches", les cellules en périphérie ont la capacité de se différencier et ainsi de former les futures fleurs. Les fleurs d'une plante se développent de manière séquentielle, généralement l'une après l'autre. Chez l'Arabette, il faut compter environ 12 heures entre chaque nouvelle initiation de…

Cellule du système nerveux, dite "gliale", en culture, vue en microscopie confocale observée par immunofluorescence. Cette cellule fournit des protéines indispensables au bon fonctionnement des neurones. En fluorescence rouge (marquage par un anticorps dirigé contre la ß-tubuline), apparaissent les microtubules. Des vésicules de sécrétion (petits points verts) contenant une anti-protéase étiquetée en vert par la GFP ("green fluorescent protein"), transportent ces protéines jusqu'à la surface de…

Cytosquelette de cellules cancéreuses. Cette image a été réalisée à l'aide d'un dispositif couplant microscopie de super résolution et criblage haut débit, sans intervention manuelle sur une plaque 96 puits. Ce dispositif permet de détecter et d'analyser la position et le mouvement de molécules uniques dans une plaque de 96 puits, de manière automatisée. Le microscope observe tour à tour chaque puits et l'analyse des données a lieu en temps réel, pendant l'acquisition, permettant ainsi un…

Plateforme microfluidique. Les plantules d'Arabettes des dames, "Arabidopsis thaliana", sont placées dans des tubes reliés à une "puce" microfluidique. Le système racinaire peut alors se développer dans des canaux alimentés en milieu par des capillaires. L'expérimentateur peut varier de manière très rapide la composition de ce milieu et regarder l'impact à l'échelle cellulaire, en microscopie confocale spinning disk, sur plusieurs heures voire plusieurs jours. Les 16 canaux permettent de…

Puce micro-fluidique avec micro-aimants NdFeB intégrés pour la séparation magnétique. Nora Dempsey est lauréate de la médaille de l’Innovation du CNRS 2021. Chercheuse à l’Institut Néel du CNRS, elle a été recrutée en 2001 au CNRS et elle s’est fait un nom en développant des procédés de synthèse de micro-aimants haute performance, dont elle contrôle la structure magnétique à différentes échelles. Ce savoir-faire, la physicienne l’exploite dans des collaborations avec des industriels, tel Toyota…

Trajectoires simulées des récepteurs membranaires dans une dendrite, le prolongement d'un neurone. Les récepteurs alternent entre des périodes de diffusion libre rapide dans la dendrite (traces rouges) et un mouvement confiné à l’intérieur des synapses qui sont les lieux de communication entre neurones (traces bleues). Cette image a été générée à l'aide de FluoSim, un logiciel créé au sein de l’équipe Molécules d’adhérence cellulaire dans l’assemblage synaptique de l’IINS. Il permet de simuler…

Franck Molina, lauréat de la médaille de l’Innovation du CNRS 2020, devant un système microfluidique de fabrication de cellules artificielles (SkillCell). Ces cellules sans ADN sont programmées pour réaliser des diagnostics médicaux de terrain.

Photographie au microscope électronique d'un hépatocyte de souris. La cellule présente des villosités, un noyau entouré d'une membrane nucléaire où sont accollées des mottes de chromatine ; on voit un nucléole et une masse de chromatine arrondie. Le cytoplasme contient de nombreuses mitochondries, de l'ergastoplasme, des vacuoles. Grossissement x 12.000.

Plateforme microfluidique. Les plantules d'Arabettes des dames, "Arabidopsis thaliana", sont placées dans des tubes reliés à une "puce" microfluidique. Le système racinaire peut alors se développer dans des canaux alimentés en milieu par des capillaires. L'expérimentateur peut varier de manière très rapide la composition de ce milieu et regarder l'impact à l'échelle cellulaire, en microscopie confocale spinning disk, sur plusieurs heures voire plusieurs jours. Les 16 canaux permettent de…

Cytosquelette de cellules cancéreuses. Cette image a été réalisée à l'aide d'un dispositif couplant microscopie de super résolution et criblage haut débit, sans intervention manuelle sur une plaque 96 puits. Ce dispositif permet de détecter et d'analyser la position et le mouvement de molécules uniques dans une plaque de 96 puits, de manière automatisée. Le microscope observe tour à tour chaque puits et l'analyse des données a lieu en temps réel, pendant l'acquisition, permettant ainsi un…

Traduction d'un ARN messager (ARNm, les points verts sur l'image), observée de l'intérieur d'un embryon de drosophile en développement. Les noyaux de l'embryon sont colorés en violet. L'image a été acquise avec un microscope à feuille de lumière de type MuViSPIM. Des scientifiques ont pu visualiser pour la première fois en temps réel l’étape de traduction de molécules d'ARNm individuelles dans l’embryon de drosophile grâce au système SunTag. En quantifiant, où, quand et avec quelle dynamique la…

Ovocyte d'Amphioxus, "Branchiostoma lanceolatum", mesurant 140 micromètres, fixé au méthanol, observé en microscopie confocale à fluorescence. La tubuline est marquée par l'anticorps DM1A (Sigma) suivi d'un marquage secondaire couplé à la Fluorescéine. La majorité de la tubuline est maintenue sous sa forme monomérique dans des ovocytes bloqués en cycle de méiose. La perturbation de la voie de signalisation MAPK dans un ovocyte d'Amphioxus non fertilisé induit la formation d'asters…

Cellule HeLa en interphase observée en microscopie à fluorescence. L'ADN marqué en bleu est dans le noyau. Les mitochondries, centrales énergétiques de la cellule, sont à l’extérieur du noyau dans le cytoplasme, et sont marquées spécifiquement en rouge (mitotracker). L’interphase correspond à un accroissement du volume de la cellule et intervient juste avant la division cellulaire.

Cellules en cours de division lors de la métaphase (troisième phase de la mitose, division cellulaire), observées en microscopie optique à fluorescence. L'ADN est marqué en bleu et la protéine histone H3 est marquée en vert (H3 est une des protéines du nucléosome sur lequel s’enroule l’ADN pour former le chromosome).

Cellules en cours de division lors de l’anaphase (quatrième phase de la division cellulaire par mitose), observées en microscopie optique à fluorescence. L'ADN est marqué en bleu, la protéine histone H3 est marquée en vert (H3 est une des protéines du nucléosome sur lequel s’enroule l’ADN pour former le chromosome). Les chromosomes se sont divisés et la cellule va elle aussi se diviser afin de donner deux cellules au patrimoine génétique identique.

Cellules HeLa en apopotose, mort cellulaire, observées en microscopie optique à fluorescence. L'ADN marqué en bleu est complètement morcelé et cela va conduire à la mort de la cellule par apoptose.

Cellules de l'épiderme d'un pétale d'Arabette des dames, "Arabidopsis thaliana", en microscopie électronique à balayage sous pression partielle de vapeur d'eau (mode ESEM). Les chercheurs étudient ici comment certains facteurs de transcription, notamment ceux appartenant à la famille des MADS (La boîte MADS est un motif commun à certains facteurs de transcription. Son nom vient des quatre premiers facteurs dans lesquels on l'a identifiée: MCM1, Agamous, Deficiens et SRF), influent sur la…

Cellules de fleur réagissant au contact de l’oryzaline, une molécule affectant le dépôt de cellulose dans la paroi des cellules végétales, observées en microscopie confocale. Les plantes ont une croissance très directionnelle, dans les tiges ou les racines, mais aussi à plus petite échelle puisque les cellules végétales sont souvent très allongées. Cela est dû aux propriétés de la cellulose qui canalise la croissance des cellules dans une direction donnée. En utilisant l’oryzaline les cellules…

Immunodétection des protéines SYCP3 (en vert) et DAZL (en rouge) dans l’ovaire embryonnaire d’une souris contrôle. Dans cet ovaire, les cellules germinales (en rouge) sont en méiose, comme l’atteste la localisation de SYCP3 sur les chromosomes méiotiques (en vert). Cette image a été réalisée dans le cadre d’une étude démontrant que, contrairement à ce qu’il était admis depuis presque 15 ans, l’acide rétinoïque ne déclenche pas la méiose, le processus de division cellulaire qui permet la…

Ovocyte d'étoile de mer "Marthasterias glacialis" en prophase de 1re division de méiose. Sa transparence est un atout pour l'étude de la division cellulaire. Observation au microscope à constraste interférentiel Nomarski. Cette espèce marine est utilisée comme modèle d'étude.

Image par immunofluorescence d’un embryon d’oursin "Paracentrotus lividus" au stade unicellulaire. L’embryon est en métaphase de mitose, une étape de la division cellulaire. Les microtubules (en cyan) forment le fuseau mitotique et permettent l’alignement des chromosomes (en magenta). Le cortex d’actine (en jaune) délimite le contour de la cellule.

Cellule humaine (HeLa) en mitose : des régulateurs importants de la division cellulaire sont localisés aux deux pôles (en rouge) du fuseau mitotique (en vert), une structure dynamique et précisément régulée qui assure la répartition équitable des chromosomes (en bleu) dans les cellules issues de la mitose. La mitose est une étape cruciale du processus de cancérisation.

Tissus adipeux. Détail de ces cellules adipeuses ou adipocytes présentent une morphologie très ronde. Les adipocytes ont pour rôle d'accumuler l'énergie sous la forme de graisses neutres et de la restituer à la demande de l'organisme.

Observation de cellules préalablement irradiées issues d’un gliome (une tumeur cérébrale) prélevé sur un rongeur. Une scientifique réalise un suivi de l’irradiation de l’échantillon et observe le comportement des cellules irradiées et leurs interactions avec les autres cellules. Elle étudie l’effet bystander selon lequel les cellules irradiées pourraient avoir une action sur les cellules non irradiées. Cette étude permet de mieux comprendre les effets de l’irradiation sur les tissus et d…

Pour envahir d’autres organes, les cellules tumorales entament un dialogue très habile avec le tissu environnant et la matrice extracellulaire. Elles vont notamment déclencher la création de nouveaux vaisseaux sanguins (angiogenèse) pour se nourrir et proliférer. Ce sont justement ces mécanismes de reprogrammation que l’on cherche à identifier, ici, à partir de cellules endothéliales - tapissant l’intérieur des vaisseaux. Dans ce microenvironnement complexe, leur architecture se distingue, en…

Marquage du réseau d’actine dans des cellules endothéliales sinusoïdales de foie de souris, révélé par immunomarquage et microscopie super-résolution STED (STimulated Emission Depletion), soit de la microscopie de fluorescence à balayage. Ces cellules ont la capacité à former des ouvertures au sein de leur membrane, appelées fenestrae, jouant un rôle important dans les échanges entre le foie et le réseau sanguin. L’actine est suspectée d’être très impliquée dans la dynamique et le maintien de…

Cellule du sang (lymphocyte) humain en culture, observée en microscopie confocale.

Macrophage humain observé par microscopie de fluorescence. Cette cellule sanguine de la défense immunitaire est en charge de reconnaître, de phagocyter et de détruire les agents infectieux. Sont étudiés les mécanismes moléculaires qui permettent à ces cellules de quitter le sang et de migrer à travers les tissus pour rejoindre les sites infectieux. L'ADN du noyau de la cellule est marqué en bleu et le cytosquelette d'actine en rouge. Les petits points sont des zones où la cellule s'accroche à…

Reconstruction 3D d’un cyste d’une centaine de micromètres de diamètre formé à partir de cellules souches cultivées dans une capsule d’alginate avec la technologie d’encapsulation développée par la start-up TreeFrog Therapeutics. Cette image a été acquise grâce à la technologie de microscopie de fluorescence à feuillet de lumière « soSPIM », développée au sein de l’équipe Imagerie Quantitative de la Cellule à l’IINS, en collaboration avec le Mechanobiology Institute à Singapour. Cette…

Fibroblaste, cellule du derme, en culture au sein duquel les mitochondries (en magenta) forment un vaste réseau tubulaire, distribué autour du noyau (en bleu). Les mitochondries sont dynamiques, changent de forme continuellement par des évènements de fusion et de fission et migrent au travers du cytoplasme et le long des extensions membranaires (marquage vert grâce à une sonde lipidique fluorescente). Elles sont au coeur du système énergétique cellulaire et sont également impliquées dans de…