Microscopie de nano-objets individuels pour la neurobiologie - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2007

Single Nano-objects Microscopy for Neurobiology

Microscopie de nano-objets individuels pour la neurobiologie

Abstract

In this manuscript a new optical method is introduced to detect single metal nanoparticles for biological and biochemical applications. This method called LISNA (Laser Induced Scattering around a NanoAbsorber) takes advantage of absorbing properties of metal nanoparticles near their plasmon resonance.We first show that it can be used on fixed samples such as in in vitro biochemistry experiments. We then show that this technique can also be used efficiently to study dynamic phenomena through two modes. First, it allows to record the trajectories of 2D-diffusing nanoparticles using a triangulation scheme (Single Nanoparticle Photothermal Tracking – SNaPT). We thus could track postsynaptic receptors labelled with 5 nm gold beads on live neurons for several minutes. To characterize the diffusion of faster nanoparticles, we have developed a new approach based on the analysis of signal correlations as nanoparticles go through the detection volume. This method (Absorption Correlation Spectroscopy – ACS) gives precise information about the hydrodynamic radius of the objects that are observed, but should also find interesting applications in live cell studies by giving access to long time scales that are not accessible for standard FCS experiments. Finally, we demonstrate that mitochondria (some absorbing cellular organelles) could be imaged using LISNA on live cells without extrinsic labelling, and the origin of the signal was studied.
Nous présentons dans ce manuscrit le développement d'une nouvelle méthode de détection optique de nanoparticules métalliques individuelles pour des applications à la biochimie et à la biologie. Cette méthode, appelée LISNA (Laser Induced Scattering around a NanoAbsorber) tire profit des propriétés absorbantes des nanoparticules métalliques au voisinage de la résonance plasmon. Nous montrons dans un premier temps qu'elle peut être utilisée sur des échantillons statiques, avec des applications en biochimie in vitro. Nous montrons ensuite qu'elle peut être appliquée efficacement pour étudier des phénomènes dynamiques selon deux modalités. En premier lieu, en utilisant une technique de triangulation, elle permet d'enregistrer la trajectoire de nanoparticules diffusant à 2 dimensions (Single Nanoparticle Photothermal Tracking – SNaPT). Nous avons ainsi pu suivre des récepteurs postsynaptiques marqués avec des billes d'or de 5 nm à la surface de neurones vivants pendant plusieurs minutes. Pour caractériser la diffusion de nanoparticules plus rapides, nous avons développé une seconde approche basée sur les corrélations de signal lors du passage de nanoparticules dans le volume de détection. Cette méthode (Absorption Correlation Spectroscopy – ACS) donne une information très précise sur le rayon hydrodynamique de l'objet observé, mais peut aussi être appliquée à l'étude du mouvement de molécules en milieu biologique où elle constitue une alternative intéressante à la corrélation de fluorescence dans le cas de dynamiques lentes. Enfin, l'imagerie par la méthode LISNA des mitochondries, des organelles cellulaires absorbantes, a été démontrée sur cellules vivantes sans avoir recours à un marqueur extrinsèque, et l'origine du signal a été étudiée.
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Dates and versions

tel-00258911 , version 1 (26-02-2008)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00258911 , version 1

Cite

David Lasne. Microscopie de nano-objets individuels pour la neurobiologie. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00258911⟩

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