Applications pour FIB-SEM Cryo — Avec l'aimable autorisation de P. Munro et H. Armer, UCL - Institut d'ophtalmologie, Londres, Royaume-Uni. Courtesy of P. Munro and H. Armer, UCL - Institute of Ophthalmology, London, UK.

Aperçu

Imagerie MEB par coupes sériées

Découvrez des exemples inspirants

La microscopie électronique à balayage par coupes sériées (SBF-MEB) utilise un ultramicrotome à l'intérieur de la chambre du MEB pour imager l'ultrastructure d'un échantillon biologique enrobé de résine en 3D sur une grande surface.

Un couteau en diamant réalise des coupes du bloc de l'échantillon. La surface exposée de l'échantillon est imagée par le faisceau d'électrons et le détecteur d'électrons à rétrodiffusion. Le processus de coupe et d'imagerie est automatiquement répété jusqu'à ce que la pile souhaitée (ou la pile entière) soit acquise dans la direction z de l'échantillon.

Les images 2D individuelles sont assemblées et alignées pour créer un volume 3D de l'échantillon.

Comprendre les connexions neuronales dans le cerveau et la morphologie des cellules neuronales

Le cerveau est un organe complexe qui compte des millions de connexions neuronales et voies de signalisation. Appréhender la relation entre la structure et la fonction du tissu cérébral permet d'élucider une partie de cette complexité afin de mieux comprendre l'organisation des réseaux neuronaux et, à long terme, de traiter certaines pathologies par des interventions médicales. Le SBF-MEB est une solution idéale pour imager et suivre les neurones présentant des protubérances longues et fines, par exemple les dendrites et axones.

La vidéo montre les coupes transversales d'un échantillon de cerveau de souris capturées à l'aide d'un SBF-MEB. La haute résolution obtenue grâce à cette approche est clairement visible dans chacune des images block-face, ce qui permet d'identifier les différentes structures. Avec l'aimable autorisation du prof. Mark Ellisman, Université de Californie, San Diego, États-Unis.

Cette image montre une pile d'un cerveau de souris enrobé dans de la résine, puis imagé à l'aide d'un détecteur BSE et d'un appareil SBF-MEB dans le cadre d'un processus automatisé visant à générer un volume 3D à haute résolution. Avec l'aimable autorisation de Naomi Kamasawa, Institut Max Planck de Floride, R. Shigemoto, Institut national des sciences physiologiques Okazaki, Japon.

L'animation montre une suite de tranches individuelles (x-y) prises dans un ensemble de données 3D de tissus cérébraux. Comme le volume 3D est entièrement reconstruit, il permet également de visualiser les plans qui n'ont pas été imagés directement (x-z, y-z). Au total, 75 images ont été capturées avec des pixels de 7 nm et une épaisseur de coupe de 15 nm. Avec l'aimable autorisation de Naomi Kamasawa – Institut Max Planck de Floride, Jupiter, États-Unis, et Ryuichi Shigemoto – Institut national des sciences physiologiques Okazaki, Japon.

Les neurones et les compartiments cellulaires peuvent facilement être identifiés et suivis le long de la dimension z.

Étude du réseau neuronal et des synapses des échantillons neurobiologiques

Le SBF-MEB fournissant une imagerie haute résolution en 3D, des échantillons tels que ce cerveau de souris peuvent être imagés pour révéler des neurones et des compartiments cellulaires individuels. Cet échantillon a été imagé à l'aide du SBF-MEB avec une pile de 75 images avec des pixels de 7 nm, et un microtome réglé pour enlever 15 nm/tranche.

Cerveau de souris (neurones hippocampiques cultivés exprimant PSD95-APEX2 pour colorer les densités post-synaptiques)

Explorer les neurones hippocampiques cultivés pour comprendre les morphologies et les réseaux neuronaux

L'imagerie à haute résolution de caractéristiques fines telles que les dendrites, axones, protubérances cellulaires et connexions entre les neurones individuels est essentielle pour la compréhension fondamentale des morphologies et des réseaux neuronaux.
Les images montrent une seule coupe d'un ensemble de données 3D de neurones hippocampiques cultivés exprimant PSD95-APEX2 pour colorer les densités post-synaptiques (flèches). L'image a été acquise en utilisant le SBF-MEB et Focal Charge Compensation. L'ultrastructure, comme les dendrites fines et les connexions, est visible avec une haute résolution grâce à l'élimination des effets de charge. Avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.

Étude de la myélinisation des axones pour comprendre la sclérose en plaques et la maladie de Parkinson

La myélinisation des axones est altérée dans des maladies telles que la sclérose en plaques et la maladie de Parkinson. Les micrographies électroniques fournissent des informations à haute résolution suffisantes pour compter le nombre de lamelles de myéline et mesurer l'épaisseur totale de la gaine. La nature éparse des structures de ces échantillons signifie qu'il y a de grandes zones de résine nue non conductrice, ce qui entraîne des effets de charge significatifs. L'utilisation de Focal Charge Compensation élimine ces effets, vous permettant désormais de prendre des images avec la plus haute résolution dans les trois dimensions.

Les effets de charge peuvent poser des problèmes importants en imageant des spécimens des sciences de la vie à l'aide du MEB. En effet, ils réduisent considérablement la qualité de l'image. Lorsque ce faisceau d'axones de rat est imagé sous vide poussé et sans compensation de charge focale, les effets de charge sont clairement visibles. En revanche, lorsque les images sont capturées à l'aide de Focal Charge Compensation, aucun effet de charge n'est visible, même sur de grandes étendues de résine nue. Les images montrent un faisceau d'axones de 300 microns de diamètre à différents grossissements (avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis).

Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé avec Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont minimisés. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.
Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé avec Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont minimisés. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.

Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé sans Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont clairement visibles. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.

Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé sans Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont clairement visibles. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.

Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé sans Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont clairement visibles. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.
Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé avec Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont minimisés. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.
Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé avec Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont minimisés. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.
Faisceau d'axones de rat photographié au MEB sous vide poussé avec Focal Charge Compensation. Les effets de charge sont minimisés. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Centre national de recherche sur la microscopie et l'imagerie (NCMIR), université de Californie, San Diego, États-Unis.

L'animation montre une suite de coupes simples (x-y) de la moelle épinière d'un rat en utilisant SBF et Focal Charge Compensation. Les lamelles individuelles des gaines de myéline des axones sont clairement visibles, de même que les microtubules et d'autres organites cellulaires dans l'ensemble de données original.

L'image SBF-MEB fournit des informations à haute résolution suffisantes pour compter le nombre de lamelles de myéline et mesurer l'épaisseur totale de la gaine. Images prises avec Focal Charge Compensation, qui ne montrent aucun effet de charge, même sur de grandes étendues de résine nue.

Identification des astrocytes dans un échantillon de cerveau

Échantillon de cerveau avec astrocytes marqués

Cet échantillon de cerveau a été imagé à l'aide du SBF-MEB. Les astrocytes (turquoise) peuvent être facilement identifiés, visualisés et segmentés en 3D. Avec l'aimable autorisation de P. Munro et H. Armer, UCL - Institut d'ophtalmologie, Londres, Royaume-Uni.