À Rennes, un nouveau microscope de compétition

Oubliez les microscopes optiques des paillasses de sciences du collège et du lycée, leurs épaisses lamelles en verre et leurs trois objectifs grossissants. Le nouveau cryo-microscope électronique installé à l’Institut de génétique et développement de Rennes (IGDR) et géré par Biosit¹ peut observer des éléments à l’échelle de l’atome avec une précision de deux à trois angström, soit 10-10 mètre. Il peut non seulement voir avec netteté l’extrêmement petit, mais surtout reconstruire en trois dimensions des molécules biologiques comme les ribosomes, des amas d’ARN² et de protéines au cœur des cellules humaines et animales, des bactéries et de certains virus.

Résolution inédite

Pourtant, à première vue, le Cryo ARM 200 n’a pas vraiment la tête de l’emploi : installé dans l’une des salles du laboratoire, il tient plus de la gigantesque armoire électrique, voire du frigo surdimensionné, que de la lunette de précision. Mais derrière les panneaux blancs se cache « un microscope complexe et d’une résolution exceptionnelle, qui utilise un faisceau d’électrons et de nombreux réglages très fins qui nous permettent d’observer la structure et l’organisation d’un système biologique », explique Matthieu Benoit, chargé de recherche à l’Inserm³, à Rennes.

Son fonctionnement est simple : des électrons sont envoyés via un tube magnétique à travers l’échantillon à observer et de l’autre côté, une caméra les reçoit et transmet les informations au poste de contrôle installé derrière une grande vitre. Comme les éléments observés sont tout à fait minuscules, il faut auparavant les cryogéniser — une technique qui donne son nom au microscope. Là, la manipulation est particulièrement minutieuse, « il vaut mieux ne pas avoir bu de café le matin », acquiesce Céline Callens, ingénieure d’études CNRS, en préparant une dizaine d’exemplaires. Une par une, elle plonge les grilles en carbone qui portent les échantillons biologiques et leur solution très rapidement dans de l’éthane liquide à -180 °C, « pour que l’eau se transforme en glace vitreuse, sans former de cristaux, ce qui nuirait à la qualité des images et altèrerait complètement l’expérience ». 

Applications médicales

Les molécules peuvent ensuite être examinées par dizaines chaque jour, ce qui constitue également un gain de temps par rapport au précédent cryo-microscope (deux à trois échantillons par jour). Mais alors, à quoi sert concrètement ce nouvel équipement ? « Par exemple, on peut comprendre, à l’échelle moléculaire, comment certaines mutations de la kinésine⁴ KIF1A perturbent son fonctionnement et provoquent une maladie neuronale rare, explique Matthieu Benoit. Cela permet d’ouvrir de nouvelles pistes thérapeutiques. » Ce niveau de résolution permet également d’identifier clairement les mécanismes de la biorésistance, et donc de développer rapidement de nouveaux antibiotiques efficaces contre les bactéries infectieuses.