Biologie cellulaire

Observer l’organisation et la dynamique du vivant cellulaire sans le perturber

Les modèles de biologie cellulaire présentent une organisation riche et dynamique : morphologie cellulaire, organisation intracellulaire, cycle cellulaire, réorganisation nucléaire, condensation de la chromatine, mitose, migration, interactions cellule–cellule, cytosquelette, organites et réponses à des conditions expérimentales. Ils permettent également d’explorer des structures d’interface et de communication telles que les jonctions intercellulaires, les tunneling nanotubes (TNT), les protubérances membranaires ou certains phénomènes de fusion cellulaire.

L’holotomographie permet d’observer ces phénomènes sans marquage fluorescent, en accédant à la structure globale, à la morphologie et à des paramètres quantitatifs intrinsèques. Elle apporte une lecture complémentaire des approches de fluorescence, particulièrement utile pour suivre des cellules vivantes, des réorganisations subcellulaires, des interactions cellule–cellule et des dynamiques temporelles.

Label-free – 3D – Contrastes intrinsèques– Quantitatif

Ce que l’holotomographie apporte

• Observation 3D sans marquage

Visualisation de cellules vivantes et de leur organisation interne sans
coloration systématique, en préservant leur état natif.

• Lecture de l’architecture cellulaire

Observation de la morphologie, des volumes, des compartiments intracellulaires et des hétérogénéités révélées par les variations d’indice
de réfraction.

• Suivi du cycle cellulaire et des réorganisations nucléaires

Observation longitudinale des changements de morphologie cellulaire et nucléaire au cours du cycle, notamment lors de l’entrée en mitose, de la condensation chromatinienne, de la division et du retour à l’interphase.

• Analyse des dynamiques cellulaires

Suivi des réorganisations associées à la migration, au cytosquelette, aux organites, aux protubérances membranaires, aux contacts cellule–cellule et à certaines structures de communication intercellulaire comme les TNT.

• Quantification intrinsèque

Extraction de paramètres tels que le volume, la morphologie, l’indice de réfraction, la masse sèche, la circularité, l’élongation, les surfaces de contact et leur évolution au cours du temps.

• Complémentarité avec la fluorescence

La fluorescence localise un marqueur moléculaire, un organite ou une structure spécifique, tandis que l’holotomographie restitue le contexte structurel et biophysique global de la cellule.

(cliquez pour agrandir)

Architecture cellulaire

Morphologie, organisation, compartiments

Dynamique cellulaire

Cytosquelette, organites, protrusions, TNT

Cycle cellulaire & noyau

Chromatine, mitose, réorganisation nucléaire

Lecture corrélative & quantitative

Structure intrinsèque, fluorescence complémentaire, analyse

Questions biologiques adressées

Comment l’organisation interne d’une cellule évolue-t-elle au cours du temps ?
Peut-on suivre le cycle cellulaire, la mitose et les réorganisations nucléaires sans marquage fluorescent ?
Quels changements structuraux accompagnent la condensation et la décondensation de la chromatine ?
Comment évoluent la morphologie, le volume, l’indice de réfraction ou la masse sèche d’une cellule au cours d’une réponse biologique ?
Peut-on suivre la dynamique du cytosquelette, des organites ou des structures subcellulaires au cours du temps ?
Peut-on observer des protubérances membranaires, des contacts cellule–cellule, des TNT ou des phénomènes de fusion ?
Comment comparer différentes populations cellulaires ou différentes conditions expérimentales ?
Comment replacer un signal fluorescent dans le contexte structurel global de la cellule ?

ANALYSE QUANTITATIVE

Cartographier l'organisation subcellulaire, et les dynamiques cellulaires,
sans marquage

Au-delà de l'image, chaque acquisition alimente une mesure. Dans des cellules cultivées, l'holotomographie permet d'identifier des sous-volumes intracellulaires, de comparer leurs indices de réfraction et de quantifier leur organisation spatiale. Elle permet également de suivre les changements de morphologie cellulaire, les réorganisations nucléaires associées au cycle, ainsi que certaines dynamiques d'interaction ou de remodelage cellulaire.

Combinée à la fluorescence corrélative, elle relie le signal moléculaire aux structures détectées en label-free, sans fixation ni perturbation supplémentaire.

COMPARTIMENTS SUBCELLULAIRES

Segmentation 3D du noyau et d'autres sous-volumes intracellulaires afin de comparer directement les compartiments au sein d'une même cellule.

CYCLE CELLULAIRE & CHROMATINE

Suivi des variations de morphologie, de volume et d'indice de réfraction associées aux réorganisations nucléaires, à la condensation chromatinienne et à la mitose.

INTERACTIONS, FUSION & PROTRUSIONS

Quantification des surfaces de contact, des extensions membranaires, des protrusions cellulaires et des phénomènes de fusion ou de remodelage d'interface.

INDICE DE RÉFRACTION & ORGANISATION SPATIALE

Analyse des propriétés biophysiques, des distributions spatiales et des relations entre structures détectées en label-free et régions identifiées par fluorescence

Explorez l'ensemble des mesures et possibilités d'analyse offertes par l'holotomographie → découvrir l'analyse quantitative complète.

Exemples de modèles pertinents

Cellules adhérentes en culture
Cellules suivies au cours du cycle cellulaire
Cellules en interphase et en mitose
Modèles de migration cellulaire
Cellules présentant des réorganisations du cytosquelette
Modèles de communication intercellulaire par TNT
Modèles épithéliaux ou endothéliaux avec jonctions cellule–cellule
Cellules présentant des protubérances ou extensions membranaires
Modèles de fusion cellulaire
Cellules exprimant des marqueurs fluorescents
Études de réponse à un traitement ou à une perturbation

Quand ajouter la fluorescence ?

L’holotomographie apporte une lecture structurelle, quantitative et sans
marquage de la cellule et de son organisation interne.
Lorsque la question scientifique nécessite d’identifier précisément une
protéine, un compartiment, un organite, un marqueur du cycle cellulaire,
une protéine de jonction, la nature moléculaire d’une protrusion ou une
structure spécifique, la fluorescence corrélative vient compléter cette
lecture.

La fluorescence identifie les acteurs moléculaires.
L’holotomographie révèle l’organisation cellulaire et la dynamique
morphologique dans lesquelles ils prennent place.

Image Fluo_HeLa_mitochondries_actine_1448x1086

Visualisation du réseau mitochondrial (vert) et du cystosquelette d'actine (rouge) dans des cellules HeLa

Systèmes adaptés

HT-X1 Mini

Pour explorer l’intérêt de l’holotomographie sur des modèles cellulaires ciblés, observer sans marquage l’architecture et la dynamique de cellules vivantes, et obtenir une première lecture quantitative de leur morphologie, de leur cycle cellulaire et de leurs interactions.

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HT-X1 Plus

Pour l’imagerie holotomographique 3D quantitative de cellules vivantes, le suivi longitudinal du cycle cellulaire, des réorganisations nucléaires, des interactions cellule–cellule, des protrusions et phénomènes de fusion, avec analyse multiparamétrique et corrélation fluorescence.