Imagerie intégrative : de la molécule à l'organisme

Cette plate-forme est centrée autour d'une micro-sonde ionique de nouvelle génération basée sur la spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS) : méthode puissante pour analyser et imager la composition atomique à la surface de l'échantillon. Selon cette technique, la surface à analyser est bombardée par un faisceau d'ions primaires très énergétiques (Cs+ ou O-) ; les ions secondaires qui sont alors émis de la surface de l'échantillon sont analysés par un spectromètre de masse permettant ainsi une détermination de la répartition élémentaire ou isotopique sur cette surface. Cette technique convient particulièrement aux études biologiques, pharmacologiques ou d'éléments traces. Elle permet l'analyse au niveau sub-cellulaire de la distribution de molécules contenant des atomes exogènes spécifiques (I, Fe ou Pt, par exemple), ou marquées par un isotope (par exemple : 2H, 13C ou 15N).

figure 1

Les installations sont situées sur le site d'Orsay de l'Institut Curie. Elles comprennent une micro-sonde ionique NanoSIMS 50 (Cameca) (Fig.1), ainsi que tous les équipements spécifiques nécessaires à la cryo-préparation (cryofixation, lyophilisation, ultramicrotomie) des échantillons biologiques pour une étude de la distribution des éléments.

Créée en 2001 comme centre pilote pour l'imagerie SIMS dynamique, la plate-forme est ouverte à la communauté scientifique pour le développement de nouvelles applications en biologie et pharmacologie en collaboration avec l'équipe de la plate-forme. Dans le cadre de celle-ci, nous organisons également des formations sur l'utilisation des cryo-techniques concernant la préparation des échantillons biologiques en vue d'une étude par imagerie analytique.

Le service collabore à divers projets nationaux et internationaux sur trois axes principaux de recherche :

• Pharmacologie, notamment l'analyse du ciblage des molécules exogènes à des fins diagnostiques ou thérapeutiques.

• Analyse de la distribution d'éléments, et plus spécialement la cartographie sub-cellulaire d'éléments tels que Fe, As, etc., dont la présence peut être associée à certaines pathologies.

• Analyse isotopique, spécifique de la SIMS qui est l'unique technique capable de différencier les isotopes d'un même élément chimique (Fig.2). Avec l'analyse isotopique, il est possible d'étudier des voies métaboliques inter- et intra-cellulaires en utilisant des molécules marquées par des isotopes stables.

figure 2: Images SIMS de follicules thyroïdiens d'un rat nouveau-né après administration d'une solution contenant de l'129I afin de simuler une contamination accidentelle par des radioisotopes de l'iode (comme après l'accident de Tchernobyl, par exemple).