Fiche de révision : Méthodes d’étude de la cellule

📋 Plan du Cours

1. Principes de la microscopie
2. Microscopie optique et électronique
3. Préparation des coupes cellulaires
4. Contraste des objets isolés
5. Cryofracture et cryodécapage

📖 1. Principes de la microscopie

★ À maîtriser

📌 La microscopie photonique utilise des photons, tandis que la microscopie électronique utilise des électrons.

• La résolution augmente lorsque la longueur d’onde de la radiation utilisée pour étudier les structures diminue.

Compléments

• La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle fondamentale des organismes vivants, et son étude nécessite des images agrandies de bonne qualité.

💡 Astuce mémo

Photonique : photons ; électronique : électrons.

📖 2. Microscopie optique et électronique

★ À maîtriser

• Le microscope optique utilise la lumière visible et permet d’observer des cellules vivantes ou des préparations fixées.

• Le pouvoir séparateur maximal théorique du microscope photonique est de 0,2 μm.

• Le microscope électronique utilise des faisceaux d’électrons et des lentilles électromagnétiques.

• Le pouvoir séparateur du microscope électronique est de 0,2 nm, soit 1 000 fois celui du microscope optique.

Compléments

• L’accélération des électrons diminue leur longueur d’onde et augmente la résolution du microscope électronique.

• Le grossissement maximal du microscope photonique est x1000.

• Le grossissement maximal du microscope électronique est x 100 000.

💡 Astuce mémo

L’optique atteint 0,2 μm ; l’électronique descend à 0,2 nm.

📖 3. Préparation des coupes cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Fixation : Tue les cellules tout en modifiant le moins possible leurs structures internes.
• Déshydratation : Élimine l’eau de l’échantillon et la remplace par un solvant du milieu d’inclusion au moyen de bains d’alcools de concentration croissante.
• Inclusion : Imprègne les cellules d’une substance durcissante afin de permettre une coupe fine et régulière.
• Coloration : Teinte de façon différentielle les divers territoires de l’échantillon biologique.

★ À maîtriser

• La préparation des coupes comprend :

  • la fixation
  • la déshydratation
  • l’inclusion
  • la coupe
  • la réhydratation
  • la coloration

• En microscopie électronique, les échantillons doivent être coupés en sections ultrafines de 50 à 80 nm en raison du faible pouvoir pénétrant des électrons.

Compléments

• Une cellule de 20 μm de diamètre peut être débitée en 200 à 400 coupes ultrafines.

• Les fixateurs optiques comprennent notamment la chaleur, l’alcool et le formol, tandis que les fixateurs électroniques comprennent le glutaraldéhyde et l’acide osmotique.

• La paraffine est utilisée pour l’inclusion en microscopie optique et la résine synthétique Epoxy pour l’inclusion en microscopie électronique.

• Le microtome à rasoir métallique réalise des coupes optiques de l’ordre de 5 à 7 μm, tandis que l’ultramicrotome à lame de verre ou de diamant réalise des coupes électroniques de l’ordre de 0,1 μm et moins.

📌 En microscopie optique, les colorants hydrosolubles colorent l’échantillon et permettent le passage de la lumière, tandis qu’en microscopie électronique, des sels de métaux lourds comme le citrate de plomb augmentent le contraste.

💡 Astuce mémo

Fixer, déshydrater, inclure, couper, réhydrater, colorer.

📖 4. Contraste des objets isolés

★ À maîtriser

• La coloration négative et l’ombrage métallique améliorent le contraste d’objets isolés observés en microscopie électronique à transmission.

Compléments

• 🔄 La coloration négative suit ces étapes :
  1. Déposer l’objet sur un support.
  2. Plonger l’ensemble dans une solution de sel de métal lourd.
  3. Laisser le solvant s’évaporer pour accumuler le métal autour des particules et former un halo.

• 🔄 L’ombrage métallique suit ces étapes :
  1. Déposer l’objet sur un support.
  2. Vaporiser sous vide des vapeurs métalliques sous incidence.
  3. Former une ombre portée.

💡 Astuce mémo

La coloration négative crée un halo ; l’ombrage métallique crée une ombre portée.

📖 5. Cryofracture et cryodécapage

★ À maîtriser

• La cryofracture et le cryodécapage consistent à congeler rapidement un échantillon biologique de moins de 1 mm³ dans l’azote liquide à −196 °C, à le fracturer à très basse température, puis à sublimer sous vide une fine pellicule de glace superficielle.

Compléments

• La cryofracture dégage une surface irrégulière à travers l’échantillon, qui est ensuite observée sous forme de réplique au microscope électronique à transmission.

• La fracture des protéoliposomes peut révéler la face supérieure ou l’empreinte de la face inférieure de protéines intrinsèques, selon leur degré d’enfouissement dans la bicouche.

📌 En cryofracture, les protéoliposomes à surface rugueuse contiennent des protéines intégrées à la bicouche, tandis que les liposomes lisses sont constitués uniquement de lipides.

💡 Astuce mémo

Congeler, fracturer, décaper, ombrer, répliquer.