Des chercheurs de l’Université de Tokyo ont construit un microscope bidirectionnel sans étiquettes qui capture l’activité micro et nanoéchelle dans les cellules vivantes sans colorants. Surnommé le « Grand Microscope Unifié », le système combine la détection de lumière diffusée vers l’avant et vers l’arrière pour élargir ce que les scientifiques peuvent voir à l’intérieur des cellules, y compris les changements pendant la mort cellulaire et les estimations de taille des particules et d’indice de réfraction.
L’Université de Tokyo a dévoilé un microscope qui enregistre simultanément la lumière diffusée vers l’avant et vers l’arrière des cellules vivantes, permettant aux chercheurs de visualiser de grandes structures cellulaires et des particules nanométriques en mouvement rapide dans une seule vue. Dans leur article examiné par les pairs, les auteurs appellent l’approche microscopie de diffusion quantitative bidirectionnelle (BiQSM). Le surnom « Grand Microscope Unifié » apparaît dans les documents de presse de l’université et les couvertures connexes.
Comment ça marche
- La microscopie de phase quantitative conventionnelle (QPM) mesure la lumière diffusée vers l’avant et est bien adaptée à la visualisation de structures à microéchelle —définies dans cette étude comme des caractéristiques d’environ 100 nanomètres ou plus—, mais elle a du mal avec des objets très petits et en mouvement rapide.
- La microscopie de diffusion interférentielle (iSCAT) mesure la lumière diffusée vers l’arrière et peut détecter des cibles nanométriques, y compris des protéines uniques, mais manque de la vue contextuelle plus large fournie par la QPM.
- En capturant la lumière des deux directions simultanément, le nouveau système relie ces capacités. Dans Nature Communications (publié le 14 novembre 2025), l’équipe rapporte une plage dynamique 14 fois plus large que la QPM dans leurs expériences, permettant une imagerie simultanée de dynamiques nanométriques et de structure microéchelle —sans étiquettes fluorescentes—.
Ce que les chercheurs ont fait et trouvé
- L’instrument a été développé par Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura et Takuro Ideguchi, tous à l’Université de Tokyo. Horie et Toda sont co-premiers auteurs.
- Pour valider la configuration, le groupe a surveillé des cellules alors qu’elles progressaient vers la mort, enregistrant des données d’image contenant à la fois des signaux de diffusion vers l’avant et vers l’arrière dans un seul cadre. « Je voudrais comprendre les processus dynamiques à l’intérieur des cellules vivantes en utilisant des méthodes non invasives », a déclaré Horie. « Notre plus grand défi », a ajouté Toda, « était de séparer proprement deux types de signaux d’une seule image tout en maintenant le bruit bas et en évitant le mélange entre eux », selon le communiqué de presse de l’Université de Tokyo.
- En comparant les motifs dans les signaux diffusés vers l’avant et vers l’arrière, l’équipe pouvait suivre le mouvement de structures cellulaires plus grandes aux côtés de particules beaucoup plus petites et, selon l’université, estimer la taille et l’indice de réfraction de chaque particule.
Pourquoi ça compte
- Parce que la technique est sans étiquettes et douce pour les cellules, elle pourrait être utile pour des observations à long terme et pour des applications telles que les tests et le contrôle qualité dans des environnements pharmaceutiques et biotechnologiques, note l’université.
Ce qui suit
- « Nous prévoyons d’étudier des particules encore plus petites, comme les exosomes et les virus, et d’estimer leur taille et leur indice de réfraction dans différents échantillons », a déclaré Toda. Les auteurs visent également à mieux décrire comment les cellules progressent vers la mort en contrôlant les états cellulaires et en vérifiant leurs résultats avec d’autres méthodes.
Détails de publication
- L’étude, « Microscopie de diffusion quantitative bidirectionnelle », a été publiée dans Nature Communications le 14 novembre 2025, par Horie, Toda, Nakamura et Ideguchi de l’Université de Tokyo.
