imagerie quantitative de la thermodynamique des phases dans les cellules grâce à la microscopie Brillouin – ALICE

Les condensats biomoléculaires (biocondensats) sont des structures sans membrane qui contribuent à des fonctions biologiques essentielles grâce à leur capacité à concentrer sélectivement les molécules. La plupart du temps, la formation des biocondensats est réversible, mais des transitions liquide-solide anormales entraînant une agrégation irréversible peuvent se produire en cas de stress prolongé, de vieillissement ou de mutations, comme c'est le cas dans les troubles neurodégénératifs, mais aussi dans une grande variété d’infections virales et de cancers. Alors que la séparation de phase est un phénomène bien connu en chimie des polymères, les mécanismes qui sous-tendent les transitions de phase intracellulaires restent mal compris en raison de l'absence de techniques permettant de sonder ces processus dans les cellules vivantes.

Ces dernières années, une nouvelle microscopie quantitative basée sur la diffusion Brillouin de la lumière a été proposée. Les spectres Brillouin, résultant de l'interaction de la lumière laser avec les fluctuations de densité, peuvent être interprétés comme la réponse de l'échantillon à une compression uniaxiale infinitésimale à des échelles de temps de l'ordre de la picoseconde. Le décalage de fréquence et la largeur de raie peuvent être formellement associés à la viscoélasticité de compression du matériau. Cette approche a été largement utilisée depuis les années 70 pour caractériser liquides, gels et les transitions de phase dans les solutions de polymères. Dans ce projet, nous ferons passer la microscopie Brillouin au niveau supérieur en sondant pour la première fois les élasticités de compression et de cisaillement afin de caractériser les transitions de phase dans les cellules. Nous étudierons les caractéristiques physiques des biocondensats dans les cellules individuelles et caractériserons la dynamique des transitions de phase dans des conditions contrôlées et dans des environnements pathologiques.