Les
fondements de la biologie cellulaire
Les
techniques de la microscopie
Les progrès
de la biologie cellulaire sont directement liés à l’évolution des techniques
d’observation du monde microscopique. Le terme « cellule » résulte
directement des premières observations de R. Hooke. La connaissance de
l’échelle subcellulaire date du xxe siècle, avec l’invention de la
microscopie électronique.
1.
Le microscope optique : observation de tissus
La technique à Le principe du microscope optique est double : constitution,
grâce à un objectif, d’une image de l’objet observé, puis observation de cette
image grâce à un oculaire qui l’agrandit et la place à l’infini, permettant une
observation confortable. L’ensemble permet d’agrandir l’image et d’augmenter sa
résolution. Il existe une limite au pouvoir de résolution du microscope, qui
est de quelques dixièmes de micromètre et lié à la longueur d’onde de la
lumière visible. L’objet observé est une coupe suffisamment plane pour être
nette et suffisamment fine pour être traversée par la lumière qui permet
d’observer l’objet. Cela n’interdit cependant pas d’observer plusieurs épaisseurs
de cellules, et surtout d’observer des tissus vivants.
Figure 1 Technique du microscope
optique
Les
techniques complémentaires à
L’observation de cellules peut être améliorée de multiples manières par des
techniques de coloration, de révélation (autoradiographie, fluorescence…).
Quelques techniques microscopiques permettent d’améliorer dans certains cas le
contraste ou la profondeur de champ, comme le contraste de phase ou la
microscopie confocale.
2.
Le microscope électronique à transmission : les ultrastructures
Un principe
semblable à la microscopie optique à
Si l’on considère un faisceau d’électrons de la même manière qu’un faisceau de
lumière, le microscope à transmission n’est pas très différent d’un microscope
optique. Les lentilles de verre y sont remplacées par des lentilles magnétiques
qui dévient les électrons selon le même principe. Les différences sont
cependant grandes : un vide poussé doit être pratiqué dans l’enceinte du
microscope, les coupes doivent être très fines ; ces deux contraintes
interdisent l’observation de tissus vivants. En revanche, le pouvoir de
résolution est très fortement amélioré : on peut observer des détails de
l’ordre de quelques nanomètres.
La technique
d’ombrage à L’ombrage
métallique est un moyen d’observer des surfaces complexes et surtout de très
petits objets (molécule d’ADN, par exemple) en projetant de façon oblique une
fine couche métallique sur une surface. À l’image d’une lumière incidente
rasante, cette projection provoque des dépôts de métal irréguliers (et opaques
aux électrons), formant ainsi des ombres. On obtient donc une illusion de
relief (à ne pas confondre avec les images obtenues avec un microscope à
balayage).
3.
Le microscope électronique à balayage : observation des surfaces
On peut
poursuivre l’analogie entre les techniques électroniques et optiques avec le
microscope électronique à balayage. Cet instrument est l’équivalent
électronique de la loupe binoculaire : la surface de l’objet est
« éclairée » par un faisceau d’électron (le balayage) et les
faisceaux réfléchis par cette surface sont analysés. On obtient des images
fines de surfaces, avec un effet de relief caractéristique, mais il est
nécessaire soit de métalliser la surface, ce qui diminue la résolution, soit
d’utiliser de faibles énergies, ce qui diminue aussi la résolution.
Figure 2 : Technique du
microscope électronique (a) à transmission ; (b) à balayage.
