L’image est essentielle pour comprendre les phénomènes biologiques. Les découvertes scientifiques se basent souvent sur la visualisation d’objets qui sont invisibles à l’oeil nu. Mais on ignorait beaucoup de choses sur les éléments biochimiques parce que la technologie disponible avait dû mal à générer des images d’une grande partie de la machinerie moléculaire. La Cryo-microscopie électronique a révolutionné la manière dont nous percevons le monde microscopique. Les chercheurs peuvent désormais geler les biomolécules en mouvement et visualiser les processus qu’ils n’ont jamais vus auparavant. Cela fournit une étape décisive pour la compréhension fondamentale de la chimie de la vie et pour le développement des produits pharmaceutiques.
Pendant longtemps, on a pensé que les microscopes électroniques ne fonctionnaient que pour l’imagerie de la matière inerte, car le faisceau d’électrons détruit la matière biologique. Mais en 1990, Richard Henderson a réussi à utiliser un microscope électronique pour générer une image tridimensionnelle d’une protéine au niveau atomique ce qui était la première étape de la Cryo-microscopie électronique. Cette contribution fondamentale a prouvé le potentiel de la technologie.
Joachim Frank a contribué à populariser cette technologie. De 1975 à 1986, il a développé un procédé de traitement d’image dans lequel les images floues en 2 dimensions du microscope électronique sont analysées et fusionnées pour révéler une structure tridimensionnelle extrêmement nette.
Jacques Dubochet a ajouté de l’eau au microscope électronique. L’eau liquide s’évapore dans le vide du microscope électronique ce qui fait tomber les biomolécules. Au début des années 1980, Dubochet a réussi à vitrifier l’eau ce qui a permis de formaliser la Cryo-microscopie électronique. Ainsi, il a refroidi l’eau à une telle vitesse qu’elle peut se solidifier sous sa forme liquide autour d’un échantillon biologique ce qui permet aux biomolécules de conserver leur forme naturelle même dans le vide.
La Cryo-microscopie électronique a permis de faire des découvertes majeures et récemment, c’est cette technologie qui a permis de comprendre le fonctionnement de la technique de modification génétique CRISPR à un niveau sans précédent.
Les images ci-dessous montrent les capacités de la Cryo-microscopie électronique :
Le genre de structure 3D biochimique qu’on peut voir avec la Cryo-microscopie électronique – Crédit : Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
La différence de résolution dans la Cryo-microscopie électronique – Crédit : Martin Högbom/The Royal Swedish Academy of Sciences
La méthode de préparation pour ajouter de l’eau au microscope de Jacques Dubochet – Crédit : Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
La méthode de l’analyse d’image de Joachim Frank – Crédit : La méthode de préparation pour ajouter de l’eau au microscope de Jacques Dubochet – Crédit : Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
