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Observer plusieurs types de protéines à la fois, dans l’épaisseur d’une cellule et à l’échelle de quelques nanomètres, reste l’un des grands défis de la bio-imagerie. La microscopie de fluorescence super-résolue a déjà permis de dépasser la limite imposée par la diffraction de la lumière. Mais lorsqu’il faut suivre plusieurs cibles biologiques simultanément, les méthodes reposent surtout sur la couleur des fluorophores. Or leurs spectres se recouvrent, comme des teintes trop proches sur une palette, ce qui limite le nombre de protéines distinguables.
Une nouvelle approche, appelée Brightness Demixing, propose de regarder autrement ces molécules fluorescentes. Plutôt que de les identifier par leur couleur, elle exploite leur brillance : la quantité de lumière émise par chaque molécule individuelle. Cette brillance dépend de la capacité du fluorophore à absorber la lumière puis à la réémettre. Elle devient ainsi une signature mesurable, comparable à l’intensité propre d’une étoile dans un ciel dense.
Pour obtenir cette information, les chercheurs [1] analysent finement les événements de clignotement des molécules fluorescentes. En multipliant les mesures, ils quantifient le flux de photons émis et peuvent classer des fluorophores pourtant observés simultanément dans un même canal de détection. La méthode ne nécessite donc ni caméra supplémentaire, ni séparation spectrale complexe, et reste compatible avec les microscopes de localisation déjà utilisés.
L’équipe a démontré cette stratégie pour imager deux puis trois cibles biologiques, en deux dimensions comme en volume. Des structures cellulaires complexes, dont des pores nucléaires, la tubuline ou la clathrine dans des cellules COS-7, ont servi de bancs d’essai. En conservant une seule longueur d’onde d’excitation, Brightness Demixing limite aussi les aberrations chromatiques qui peuvent brouiller la superposition d’images obtenues avec plusieurs couleurs.
Cette méthode n’efface pas toutes les contraintes de l’imagerie super-résolue : elle suppose des fluorophores dont les brillances sont suffisamment distinctes et une analyse rigoureuse du signal. Mais elle ajoute une dimension d’information simple et puissante à la microscopie de molécule unique. À terme, elle pourrait faciliter l’étude de l’architecture nanométrique des cellules et aider à mieux comprendre l’organisation des protéines impliquées dans des mécanismes biologiques et pathologiques.
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Contact
Presse : communication@espci.fr
Emmanuel Fort, coauteur de l’étude : emmanuel.fort@espci.fr
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Référence
Le, L., Sreenivas, S.K., Fort, E. et al. Brightness demixing for simultaneous multi-target imaging in 3D single-molecule localization microscopy. Nat Methods (2026).
https://doi.org/10.1038/s41592-026-03118-6
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