Microscopie de pointe… avec des LEGO !
La microscopie est une pierre angulaire de la biologie qui permet d’observer la vie à l’échelle cellulaire. La multiplication des différentes techniques et leurs combinaisons permettent des expériences riches en résultats mais souvent complexes et coûteuses. Les chercheurs ont inventé un dispositif de pompe multicanaux permettant de contrôler l’environnement d’un échantillon directement sur le microscope pour réaliser des expériences avancées at automatisées. Ce dispositif a la particularité d’être construit en LEGO et contrôlé par un logiciel libre, permettant à tout laboratoire de le construire, le modifier et l’utiliser. Publiée dans la revue Nature Communications, sa description permet de démocratiser les nouvelles approches de microscopie.
La microscopie fut l’une des innovations les plus marquantes dans l’histoire de la biologie. Elle permet l'observation du monde complexe, transitoire et dynamique des cellules et révolutionnant notre compréhension des organismes vivants. De nos jours, ingénieurs et biologistes collaborent pour développer des systèmes d'imagerie capables de capturer un niveau de détail plus élevé directement dans les cellules. Cependant, ces systèmes d'imagerie à haute performance deviennent de plus en plus complexes, coûteux et inaccessibles aux chercheurs.
Dans le cadre d'une collaboration avec l'University College /Institut Francis Crick de Londres, les chercheurs ont choisi une approche différente en utilisant le LEGO comme matériel de base et en fabriquant des dispositifs permettant d'accroître les capacités d’un microscope à moindre coût. Ils dévoilent aujourd’hui une pompe multicanaux capable de se connecter à la plupart des microscopes et de contrôler l'environnement liquide de l'échantillon. Ce dispositif, NanoJ-Fluidics (affectueusement surnommé “Pumpy”), permet de nouvelles expériences dans lesquelles les chercheurs peuvent fixer et observer les cellules à des moments bien définis, par exemple, lorsqu'elles se divisent ou tombent malades. Après cette fixation, le dispositif peut contrôler les étapes de marquage des échantillons de manière complètement automatisée, afin de réaliser d’autres images des mêmes cellules à une résolution beaucoup plus grande.
La description complète et la caractérisation des pompes NanoJ-Fluidics a été publiée dans la revue Nature Communications. Le matériel et le logiciel sont entièrement ouverts, permettant aux autres chercheurs de fabriquer leur propre exemplaire et de l’utiliser dans leurs recherches. Ainsi, les pompes en LEGO NanoJ-Fluidics sont déjà utilisées par plus de dix laboratoires à travers le monde !
Figure : Le dispositif NanoJ-Fluidics consiste en un ensemble de pousse-seringues construit en LEGO et contrôlé par un mini-ordinateur Arduino et un logiciel open-source (à gauche). Il permet des expériences complexes directement sur le microscope, comme l'acquisition séquentielle de cette image super-résolue à cinq couleurs montrant de multiples composants cellulaires (à droite) : les filaments d'actine (en jaune), les filaments de vimentine (en bleu), les microtubules (en vert), les puits de clathrine (en cyan) et les mitochondries (en rouge).
En savoir plus
Automating multimodal microscopy with NanoJ-Fluidics.
Almada P, Pereira PM, Culley S, Caillol G, Boroni-Rueda F, Dix CL, Charras G, Baum B, Laine RF, Leterrier C, Henriques R.
Nat Commun. 2019 Mar 15;10(1):1223. doi: 10.1038/s41467-019-09231-9
Vidéo : Pumpy Video Abstract - Almada & Pereira et al NComm 2019
Video abstract for the paper "Automating multimodal microscopy with NanoJ-Fluidics" (Almada & Pereira et al., Nat. Communications, 2019 - https://doi.org/10.1038/s41467-019-09...) describing a LEGO-based syringe pump array for microscopy.