Ces travaux ont été mené par Bénédicte Salin, Ingénieure de recherche CNRS à l'Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires (IBGC), en collaboration avec Corinne Blancard, Assistante Ingénieure CNRS, Fanny Decoeur, Ingénieur d’études au Bordeaux Imaging Center, Stéphane Duvezin-Caubet, Chercheur CNRS (IBGC) et Marie-France Giraud, Chercheuse CNRS (CBMN). L’étude a bénéficié d'un financement issu d’un appel à projets du Département ciblant l’utilisation des plateformes technologiques. Ce soutien a permis l’accès aux équipements du Bordeaux Imaging Center et le développement de protocoles spécifiques pour l’imagerie tridimensionnelle (3D).
Les recherches de l’équipe apportent une meilleure compréhension de la structure tridimensionnelle des mitochondries de levure dans un mutant de l’ATP synthase (Δtim11), un domaine jusqu’ici peu accessible avec les méthodes traditionnelles.
Une recherche de longue haleine
« Cette recherche a débuté il y a plusieurs années et a nécessité de surmonter des limitations technologiques importantes pour atteindre ce résultat » explique Bénédicte Salin. Depuis les années 2000, chez la levure, des anomalies de la morphologie mitochondriale avaient été observées dans certains mutants de l’ATP synthase, mais leur structure tridimensionnelle restait largement inexplorée. « Les observations en 2D montraient des formes en pelure d’oignon ou en fer à cheval, qui semblaient provenir de deux morphologies mitochondriales différentes, mais l’imagerie 3D montré qu'il s'agissait d’une même structure mitochondriale en fonction du plan de coupe », précise-t-elle.
Elle ajoute : « L’imagerie 3D a non seulement corrigé des erreurs d’interprétation, mais elle nous a aussi permis d’évaluer le volume des mitochondries, ce qui était impossible avec les techniques en 2D. Nous avons, par exemple, constaté que le volume mitochondrial chez le mutant Δtim11 est cinq fois supérieur à celui du contrôle, une donnée essentielle pour approfondir notre compréhension des structures cellulaires complexes ».
L’acquisition d’un microscope électronique à balayage adapté à l’imagerie en 3D par le Bordeaux Imaging Center a marqué une étape importante. Après plusieurs années de développement méthodologique, ralenties notamment par la pandémie de 2020, l’équipe a réussi à produire des images 3D confirmant l’interconnexion des structures mitochondriales et fournissant des informations supplémentaires sur leur volume et leur organisation interne.
Un protocole novateur
« C’est la première fois que des mitochondries de levure sont visualisées en 3D avec cette méthode innovante de préparation des échantillons », souligne Bénédicte Salin. « En effet, les quelques études existantes sur ce sujet ne disposaient pas des techniques de préparation d’échantillons que nous avons mises au point pour le Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy (SBF-SEM) ».
La technique développée repose sur l’utilisation d’une cryométhode permettant de préserver les structures cellulaires à des températures extrêmement basses, tout en minimisant les artefacts. Appliquée au SBF-SEM, elle offre une résolution bien supérieure à celle des approches conventionnelles, jusqu’alors limitées à l’imagerie en 2D.
« À ce jour, nous sommes la seule équipe à utiliser cette technique de préparation d’échantillons pour le Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy », précise Bénédicte Salin. Le financement obtenu grâce au Département a été crucial pour développer cette approche ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude des structures cellulaires complexes et posant les bases de futures collaborations scientifiques.