La microscopie à expansion révèle l'architecture interne du plancton océanique

L'application novatrice de la technologie de microscopie à expansion (Expansion Microscopy) a permis, pour la première fois, d'examiner en détail la structure interne d'espèces de plancton océanique d'une importance vitale. Ces organismes microscopiques sont les moteurs invisibles de la vie sur Terre : ils sont responsables de la production d'une part significative de l'oxygène que nous respirons et constituent le fondement même des écosystèmes marins.

Des chercheurs éminents du Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire (EMBL) et de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont mis en œuvre cette technique révolutionnaire. Celle-ci augmente physiquement la taille des échantillons jusqu'à 16 fois, offrant ainsi un accès inédit à l'architecture cellulaire interne de protistes marins, tels que les Ichthyosporea, qui étaient auparavant inaccessibles à l'observation détaillée.

Comment rendre visible l'invisible

Pendant longtemps, les parois cellulaires denses de ces organismes ont représenté un obstacle majeur à leur étude approfondie. Cependant, la collaboration fructueuse entre les scientifiques de l'EMBL et de l'EPFL a permis de franchir cette barrière.

En utilisant la méthode de microscopie à expansion, l'équipe a littéralement repoussé les limites du monde visible, tout en garantissant la préservation de la précision de la forme et des proportions des structures cellulaires observées.

Dans le cadre de l'expédition Traversing European Coastlines (TREC), les scientifiques ont cartographié le cytosquelette, incluant les microtubules et les centrines, chez plus de 200 espèces de plancton eucaryote. Ces échantillons cruciaux ont été collectés au large des côtes de Roscoff, en France.

Vers un atlas planétaire de la vie

Les résultats de ces travaux, publiés dans la prestigieuse revue Cell, jettent les bases d'un futur atlas mondial du plancton. Cet atlas est destiné à révéler la diversité structurelle cachée des habitants microscopiques des océans.

L'accès à la collection de microorganismes marins de la Station Biologique de Roscoff a joué un rôle déterminant dans cette recherche. Cette nouvelle visualisation ne se limite pas à montrer l'organisation cellulaire; elle permet également de retracer les liens évolutifs qui mènent des ancêtres unicellulaires aux formes de vie complexes que nous connaissons aujourd'hui.

Le cytosquelette : l'ossature de la vie

L'examen du cytosquelette — le réseau de soutien qui maintient la forme des cellules eucaryotes — a permis d'établir une carte des variations dans son organisation. Cette cartographie a mis en évidence à la fois des motifs structurels communs et des caractéristiques uniques.

Une telle analyse approfondit notre compréhension des principes fondamentaux régissant l'organisation de la vie et facilite la reconstruction de l'évolution de l'architecture cellulaire à travers le temps.

PlanExM : un projet qui élargit les horizons scientifiques

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet PlanExM (Plankton Expansion Microscopy), qui a déjà obtenu un financement supplémentaire. Ce financement est spécifiquement alloué à l'étude de l'évolution de la mitose et de la transition vers la multicellularité chez les organismes planctoniques.

PlanExM démontre que la microscopie à expansion pourrait devenir un outil d'une importance comparable aux grands projets de génomique de la biodiversité. Elle permet en effet de fusionner les données moléculaires avec une physiologie cellulaire d'une précision inégalée.

La compréhension de ces structures subtiles et de leurs interactions ouvre un nouvel horizon en biologie évolutive. C'est là que la complexité émerge des formes de vie les plus minuscules, celles qui pulsent dans les profondeurs océaniques.

Crédits images : EMBL / EPFL / Scienmag / Cambridge University Press