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Multicolor two-photon light-sheet microscopy: fast and colorful / Microscopie biphotonique à feuille de lumière: imagerie multicolore rapide de tissus fluorescents

[ENG] A multidisciplinary team of researchers at the Laboratory for Optics and Biosciences (École Polytechnique, CNRS, INSERM), and at the Institute of Genetics and Molecular and Cellular Biology (University of Strasbourg, CNRS, Inserm) developed a new fluorescence imaging strategy for the fast observation of intact biological tissue with subcellular resolution by combining light-sheet microscopy and multicolor two-photon excitation using mixed wavelengths. This approach enabled them to image the beating heart of a zebrafish embryo and reconstruct three-dimensional cell movements with sufficient spatial and temporal resolution to track individual cells during a cardiac cycle. It is now possible to consider its application to study heart formation in vertebrates and diseases leading to heart defects. More generally, the work published this month in Nature Methods journal opens many new avenues for biological and biomedical imaging.

[FRA] Une équipe pluridisciplinaire de chercheurs du Laboratoire d’Optique et Biosciences (École Polytechnique, CNRS, Inserm), et de l’Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (Université de Strasbourg, CNRS, Inserm) a mis au point une nouvelle stratégie d’imagerie de fluorescence permettant l’observation rapide de tissus biologiques intacts avec une résolution subcellulaire, en combinant pour la première fois microscopie à feuille de lumière et excitation biphotonique multicouleur par mélange de fréquences. Grâce à cette approche, les chercheurs ont pu imager les battements du cœur d’un embryon de poisson zébré et reconstituer en trois dimensions les mouvements cellulaires avec une résolution spatio-temporelle suffisante pour suivre chaque cellule individuellement au cours d’un cycle cardiaque. Il est maintenant possible d’envisager son application à l’étude de la formation du cœur chez les vertébrés et de pathologies aboutissant à des malformations cardiaques. Plus généralement, les travaux publiés dans la revue Nature Methods ouvrent de nombreuses perspectives pour l’imagerie biologique et biomédicale.

[ENG] Three-dimensional reconstruction of the beating heart of an embryonic zebrafish using multicolor two-photon light-sheet microscopy. After simultaneously capturing images of blood cells (red), myocardial cells (green) and cells of the pericardium (blue) during a cardiac cycle lasting less than 500 ms (left), it is possible to follow the trajectories of the individual cells (middle) and to quantify their average speed (right) in the atrium (A), the ventricle (V) or the atrio-ventricular canal (AV). Here, a volume of 210 × 230 × 300 μm3 was imaged with 20 ms of acquisition time per image. The color scale codes for instantaneous speeds from 0 to 620 µm/s (center) and average speeds from 27 to 215 µm/s (right).[FRA] Reconstruction tridimensionnelle du cœur d’un embryon de poisson zèbre à l’aide de l’imagerie multicouleur par microscopie biphotonique à nappe de lumière. Après avoir capturé simultanément des images des cellules sanguines (rouge), des cellules du myocarde (vert) et des cellules du péricarde (bleu) au cours d’un cycle cardiaque durant moins de 500 ms (à gauche), il est possible de suivre les trajectoires des cellules individuelles (au centre) et de quantifier la vitesse moyenne des cellules (à droite) dans l’atrium (A), le ventricule (V) ou le canal atrio-ventriculaire (AV). Ici, un volume de 210 × 230 × 300 µm3 a été imagé avec 20 ms de temps d’acquisition par image. L’échelle de couleurs code pour des vitesses instantanées de 0 à 620 µm/s (au centre) et des vitesses moyennes sur de 27 à 215 µm/s (à droite).
© LOB, École polytechnique, CNRS, Inserm / Nature Publishing Group

Publication :
Multicolor two-photon light-sheet microscopy
Pierre Mahou, Julien Vermot, Emmanuel Beaurepaire & Willy Supatto.
Nature Methods, 11(6), 600-601 (2014).
http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.2963

http://www.cnrs.fr/inp/spip.php?article2975

Contact: Willy Supatto (willy.supatto at polytechnique.edu) ou Emmanuel Beaurepaire (emmanuel.beaurepaire at polytechnique.edu)