La microscopie tridimensionnelle promet de transformer la recherche sur les maladies, mais elle fait face à des défis techniques majeurs. Des experts de la KU Leuven et du VIB repoussent ces limites.
Il y a quatre siècles, Galilée utilisait l'un des premiers microscopes pour observer les objets en détail. Depuis, cette technique s'est imposée comme indispensable en science. Pourtant, le stéréotype persiste : le chercheur scrutant un objet plat sous une lentille d'un seul œil.
Cette image est dépassée. Les avancées électroniques ont propulsé la microscopie vers des sommets. Aujourd'hui, des microscopes ultrasensibles révèlent les moindres détails des échantillons. La microscopie 3D permet d'explorer poissons-zèbres, drosophiles ou embryons de souris en volume complet.
Le stéréotype du chercheur fixant un objet plat d'un œil n'est plus d'actualité.
Malgré ces progrès, la microscopie 3D reste embryonnaire dans certains domaines. « Pour analyser précisément les organes in situ, nous devons aller plus loin », explique Sebastian Munck, expert en microscopie au VIB-KU Leuven. « Il faut visualiser les interactions dynamiques cellulaires en 3D pour comprendre les dysfonctionnements, comme dans les maladies. »
La microscopie 3D pose des défis uniques, que Sebastian Munck et sa collègue Natalia Gounko (VIB-KU Leuven) relèvent au quotidien. « Observer un organe intact dans sa globalité est complexe », note Munck. « Les méthodes classiques échouent : aplatir un échantillon 3D sous une lame est impossible. »
Les options actuelles ? Sectionner l'échantillon, altérant son intégrité, ou le rendre transparent chimiquement, perdant couleurs et textures. « Cela doit évoluer », insiste Munck.
« C'est un champ inédit où les approches traditionnelles ne s'appliquent pas », ajoute-t-il. Gounko confirme : « Auparavant, nous fixions les échantillons, les épinglant sous le microscope, ce qui altère les protéines étudiées. »
« Il est impossible d'aplatir un objet 3D pour le glisser sous une lentille. »
L'échelle pose aussi problème. « Pour détecter des défauts cérébraux chez les rongeurs, les anticorps ne pénètrent pas les organes intacts », explique Munck.
Le défi principal ? L'efficacité. Tracer des milliers de cellules individuellement est chronophage. « Pour progresser contre Alzheimer, nous devons cibler les cellules clés via coloration ou exploitation optimale des données existantes », souligne Munck.
Munck et Gounko ont développé de nouveaux protocoles contournant les limites optiques. Appliqués en microscopie 3D, ils visualisent des échantillons opaques en volume.
« Pour tester, nous utilisons colle et Play-Doh comme matériaux principaux. »
Ces avancées boosteront neurobiologie, biophtographie, analyse de pigments, réalité virtuelle et même conservation d'art via imagerie 3D détaillée.
Le groupe intègre ces méthodes aux techniques existantes. « Nous complétons l'imagerie plane sensible par l'approche volumique pour des études ciblées sur organes et interactions cellulaires », dit Munck. « Nous repoussons les protocoles d'échantillonnage. »
Ces méthodes sont en phase initiale. « Nous explorons le cerveau sous tous angles pour une vue d'ensemble. Les tissus mous s'affaissent comme un pudding sans emballage », illustre Munck.
« Pour stabiliser, nous testons divers matériaux. Colle et Play-Doh dominent pour l'instant », plaisante Gounko. « Loin d'un protocole universel, nous expérimentons activement », conclut Munck.
