Cell biology: breaking down the boundaries of the visible world

Cross-section of the small intestine of a mouse, observed using multicolour confocal microscopy. Immunofluorescent marking reveals epithelial cells (EpCAM) in cyan, paneth cells in grey, T lymphocytes (CD3) in orange, phagocytes (CD11c) in red, leukocytes (CD45) in dark blue, M lysozyme (via GFP expression) in green, and collagen in yellow. The image was obtained by combining several lasers and a spectral detector able to distinguish a wide range of fluorochromes, i.e. colours. A 20X oil…

Visual representation of hormonal activity in cells of thale cress, arabidopsis thaliana, observed using fluorescence confocal microscopy. Here, researchers are using genetically coded fluorescent markers; the level of expression and therefore hormonal activity is represented by the strength of the signal in confocal microscopy. The structure visible here is a shoot apical meristem, which produces all of a plant's new flowers (the spherical structures around the periphery).

Characterisation of the infection of mucosal cells with HIV, recorded in real-time using a microscope and analysed using the Imaris software package. To view the different elements involved in infection, the cells producing the virus have been modified to produce a fluorescent virus that contains green fluorescent proteins (GFP), while the genital mucosal cells have been genetically modified so that they express a red fluorescent protein (RFP) on the surface. The research scientists then…

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…

Autophagy is a survival pathway specific to the cell: it enables the destruction of intracellular pathogens, as well as access to a nutrient reserve through the recycling of the cell membranes. If this process is not well-balanced, it can cause the cell to die. The image shows the RUFY3 protein, which is involved in the autophagy mechanism, in a mouse macrophage – an immune system cell responsible for the phagocytosis of foreign bodies. The presence of these molecules is shown in blue,…

The embryonic development of lymph nodes, small organs that are essential for the immune response, is now well understood. Using light-sheet microscopy, scientists were able to determinethe processes at work in this 13.5-day-old mouse embryo. Shown in blue are the lymphoid cells (LTi), derived from the haemogenic endothelium, a tissue specific to the embryo. They move into the liver where they multiply and then migrate to the rest of the body, where they give rise to the lymph nodes. The 3D…

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,…

Magnetic separation in a micro-fluidic chip with integrated NdFeB micro-magnets.

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…

ImageJ=1.49n unit=pixels

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…

Micro-fluidic chip with integrated NdFeB micro-magnets for magnetic separation.

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…

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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.

Abnormal metaphase HeLa cell metaphase (i.e. the second phase in the mitotic cell-division sequence), observed using fluorescence microscopy. The DNA is marked in blue. Tubulin (hence the mitotic spindle, partly concealed by blue chromosomes) is shown in green. The metaphase is abnormal, due to the presence of three centromeres with mitotic spindles, rather than two (in green). Here, scientists are analysing this stage of mitosis as part of a study into a particular type of cell-death: mitotic…

Abnormal metaphase HeLa cell metaphase (i.e. the second phase in the mitotic cell-division sequence), observed using fluorescence microscopy. DNA is marked in blue, histone H3 in green, and cytochrome C (released by mitochondria upon cell death) in red. The metaphase is abnormal, due to the presence of three centromeres with mitotic spindles, rather than two (in green). Here, scientists are analysing this stage of mitosis as part of a study into a particular type of cell-death: mitotic…

Abnormal metaphase HeLa cell metaphase (i.e. the second phase in the mitotic cell-division sequence), observed using fluorescence microscopy. DNA is marked in blue, histone H3 in green, and cytochrome C (released by mitochondria upon cell death) in red. The metaphase is abnormal, due to the presence of three centromeres with mitotic spindles, rather than two (in green). Here, scientists are analysing this stage of mitosis as part of a study into a particular type of cell-death: mitotic…

Epidermal cells in a petal of thale cress (arabidopsis thaliana), observed using scanning electron microscopy at partial water vapour pressure (ESEM mode). Scientists are studying how certain transcription factors, particularly those in the MADS-box gene family (the MADS-box is a motif common to certain transcription factors, taking its name from the first four factors in which it was identified: MCM1, Agamous, Deficiens and SRF), influence the formation of flower organs (sepals, petals,…

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…

To invade other organs, tumour cells engage in a very sophisticated dialogue with the surrounding tissue and the extracellular matrix. In particular, they trigger the creation of new blood vessels (angiogenesis) to obtain food and proliferate. Here, it is precisely these reprogramming mechanisms that scientists are trying to identify using endothelial cells, which line the inside of vessels. In this complex microenvironment, their structure stands out, in grey, due to their actin cytoskeleton…

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Scene of the life of a culture blood cell (lymphocyte), observed over 72 hours by confocal microscopy.

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…