Publications

2019

• Implication des facteurs locaux (CD9, HB-EGF, PDGF-BB) au sein des cellules épithéliales pariétales glomérulaires au cours de la glomérulonéphrite extracapillaire et de la hyalinose segmentaire et focale : Études in vitro et in vivo
  
  • Lazareth Hélène
  , 2019. Les mécanismes à l’origine de la genèse des lésions extracapillaires au cours de la hyalinose segmentaire et focale (HSF) et de la glomérulonéphrite rapidement progressive (GNRP) restent imparfaitement compris.L’invasion du flocculus par les cellules épithéliales pariétales glomérulaires (PEC) est un évènement-clé, imparfaitement élucidé, à l’origine de la destruction glomérulaire et de la survenue de l’insuffisance rénale.Nous montrons, ici, que l’expression de la tétraspanine CD9 augmente de manière importante au sein des PEC, au cours de modèles murins de GNRP et de HSF ainsi qu’au sein des reins de patients atteints de ces pathologies. La délétion génique de Cd9 au sein des PEC est un facteur protecteur au cours de modèles murins de GNRP et de HSF.D’um point de vue mécanistique, l’absence de CD9 empêche la migration orientée des PEC en direction du capillaire glomérulaire ainsi que l’expression de CD44 et de l’intégrine β1.Ce travail met en évidence le rôle essentiel de l’expression de novo de CD9 au sein des PEC comme signal commun d’un changement phénotypique des PEC au cours de la GNRP et de la HSF et pourrait offrir un nouvel arsenal thérapeutique potentiel dans ces maladies.
• Multicolor multiscale brain imaging with chromatic multiphoton serial microscopy
  
  • Abdeladim Lamiae
  • Matho Katherine S.
  • Clavreul Solène
  • Mahou Pierre
  • Sintes Jean-Marc
  • Solinas Xavier
  • Arganda-Carreras Ignacio
  • Turney Stephen
  • Lichtman Jeff
  • Chessel Anatole
  • Bemelmans Alexis-Pierre
  • Loulier Karine
  • Supatto Willy
  • Livet Jean
  • Beaurepaire Emmanuel
  Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.1662. Large-scale microscopy approaches are transforming brain imaging, but currently lack efficient multicolor contrast modalities. We introduce chromatic multiphoton serial (ChroMS) microscopy, a method integrating one-shot multicolor multiphoton excitation through wavelength mixing and serial block-face image acquisition. This approach provides organ-scale micrometric imaging of spectrally distinct fluorescent proteins and label-free nonlinear signals with constant micrometer-scale resolution and sub-micron channel registration over the entire imaged volume. We demonstrate tridimensional (3D) multicolor imaging over several cubic millimeters as well as brain-wide serial 2D multichannel imaging. We illustrate the strengths of this method through color-based 3D analysis of astrocyte morphology and contacts in the mouse cerebral cortex, tracing of individual pyramidal neurons within densely Brainbow-labeled tissue, and multiplexed whole-brain mapping of axonal projections labeled with spectrally distinct tracers. ChroMS will be an asset for multiscale and system-level studies in neuroscience and beyond. (10.1038/s41467-019-09552-9)
  DOI : 10.1038/s41467-019-09552-9
• Cortical astrocytes develop in a plastic manner at both clonal and cellular levels
  
  • Clavreul Solène
  • Abdeladim Lamiae
  • Hernández-Garzón Edwin
  • Niculescu Dragos
  • Durand Jason
  • Ieng Sio-Hoi
  • Barry Raphaëlle
  • Bonvento Gilles
  • Beaurepaire Emmanuel
  • Livet Jean
  • Loulier Karine
  Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1). Astrocytes play essential roles in the neural tissue where they form a continuous network, while displaying important local heterogeneity. Here, we performed multiclonal lineage tracing using combinatorial genetic markers together with a new large volume color imaging approach to study astrocyte development in the mouse cortex. We show that cortical astrocyte clones intermix with their neighbors and display extensive variability in terms of spatial organization, number and subtypes of cells generated. Clones develop through 3D spatial dispersion, while at the individual level astrocytes acquire progressively their complex morphology. Furthermore, we find that the astroglial network is supplied both before and after birth by ventricular progenitors that scatter in the neocortex and can give rise to protoplasmic as well as pial astrocyte subtypes. Altogether, these data suggest a model in which astrocyte precursors colonize the neocortex perinatally in a non-ordered manner, with local environment likely determining astrocyte clonal expansion and final morphotype. (10.1038/s41467-019-12791-5)
  DOI : 10.1038/s41467-019-12791-5
• The tetraspanin CD9 controls migration and proliferation of parietal epithelial cells and glomerular disease progression
  
  • Lazareth Hélène
  • Henique Carole
  • Lenoir Olivia
  • Puelles Victor
  • Flamant Martin
  • Bollée Guillaume
  • Fligny Cécile
  • Camus Marine
  • Guyonnet Léa
  • Millien Corinne
  • Gaillard François
  • Chipont Anna
  • Robin Blaise
  • Fabrega Sylvie
  • Dhaun Neeraj
  • Camerer Eric
  • Kretz Oliver
  • Grahammer Florian F.
  • Braun Fabian
  • Huber Tobias
  • Nochy Dominique
  • Mandet Chantal
  • Bruneval Patrick
  • Mesnard Laurent
  • Thervet Eric
  • Karras Alexandre
  • Le Naour François
  • Rubinstein Eric
  • Boucheix Claude
  • Alexandrou Antigoni
  • Moeller Marcus
  • Bouzigues Cedric
  • Tharaux Pierre-Louis
  Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.3303. The mechanisms driving the development of extracapillary lesions in focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) and crescentic glomerulonephritis (CGN) remain poorly understood. A key question is how parietal epithelial cells (PECs) invade glomerular capillaries, thereby promoting injury and kidney failure. Here we show that expression of the tetraspanin CD9 increases markedly in PECs in mouse models of CGN and FSGS, and in kidneys from individuals diagnosed with these diseases. Cd9 gene targeting in PECs prevents glomerular damage in CGN and FSGS mouse models. Mechanistically, CD9 deficiency prevents the oriented migration of PECs into the glomerular tuft and their acquisition of CD44 and β1 integrin expression. These findings highlight a critical role for de novo expression of CD9 as a common pathogenic switch driving the PEC phenotype in CGN and FSGS, while offering a potential therapeutic avenue to treat these conditions. (10.1038/s41467-019-11013-2)
  DOI : 10.1038/s41467-019-11013-2
• Maturation of the Meniscal Collagen Structure Revealed by Polarization-Resolved and Directional Second Harmonic Generation Microscopy
  
  • Pinsard Maxime
  • Laverty Sheila
  • Richard Hélène
  • Dubuc Julia
  • Schanne-Klein Marie-Claire
  • Légaré François
  Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2019, 9. We report polarization-resolved Second Harmonic Generation (p-SHG) and directional SHG (forward and backward, F/B) measurements of equine foetal and adult collagen in meniscus, over large field-of-views using sample-scanning. Large differences of collagen structure and fibril orientation with maturation are revealed, validating the potential for this novel methodology to track such changes in meniscal structure. The foetal menisci had a non-organized and more random collagen fibrillar structure when compared with adult using P-SHG. For the latter, clusters of homogeneous fibril orientation (inter-fibrillar areas) were revealed, separated by thick fibers. F/B SHG showed numerous different features in adults notably, in thick fibers compared to interfibrillar areas, unlike foetal menisci that showed similar patterns for both directions. This work confirms previous studies and improves the understanding of meniscal collagen structure and its maturation, and makes f/B and p-SHG good candidates for future studies aiming at revealing structural modifications to meniscus due to pathologies. The meniscus is a semilunar fibrocartilaginous structure interposed between the femoral condyle and the tibial plateau in the knee joint. The meniscus is essential for load transmission across the articular surfaces, for femo-rotibial joint stability and for long-term joint health 1. Degradation of the meniscal tissue can increase articular cartilage strain 2 , and may lead to cartilage degeneration and osteoarthritis 3. Knowledge of the complex structure of the meniscal extracellular matrix (ECM) has increased thanks to emerging technologies for in situ imaging of intact specimens, such as Optical Projection Tomography (OPT) 4. In particular the arrangement of meniscal fascicles 4 , its tie-fiber organization 5 , and the menisco-tibial ligament insertion transition have all recently been revealed by investigation of bovine samples 6. SHG microscopy is a recent and powerful technique to image the structure of biological specimens as it provides submicron spatial resolution, has low phototoxicity and a high depth selectivity and penetration. In this respect, SHG imaging is similar to multiphoton-excited fluorescence microscopy 7. However, important differences exist: it is a coherent process sensitive to the phase-matching conditions where the measured signal arises from constructive/destructive interferences, it is also instantaneous and free from photobleaching as the signal conversion is due to a structural arrangement and does not involve electronic transition 8. SHG micros-copy has been used to image fibrillar collagen in specimens including type II collagen in articular cartilage 9-16. Furthermore, because of its coherent nature, the detection of the signal in the direction of propagation (forward-F) provides different imaging features compared to the backward (B) direction 17. The F/B ratio increases with the level of homogeneity of noncentrosymmetric structures within the focal volume and has been related to the size of the collagen fibrils for collagen rich tissues 18,19 . (10.1038/s41598-019-54942-0)
  DOI : 10.1038/s41598-019-54942-0
• Détection et signalisation du monoxyde de carbone chez des bactéries aérobies - Hémo-senseur RcoM-2 et réponses mycobactériennes au CO
  
  • Salman Mayla
  , 2019. Le gaz toxique CO peut agir à faibles quantités comme molécule de signalisation ; détectée par les protéines senseurs à base d’hème.La première partie de ce travail concerne le régulateur de transcription bactérien CO-dépendant RcoM-2, qui possède une affinité extrêmement élevée pour le CO, tout en étant insensible à l'O₂. RcoM-2 se lie à son ADN cible seulement lorsque du CO est lié à l’hème. Nous avons caractérisé l'interaction hème-CO dans la protéine entière RcoM-2 et l'avons comparée à l’hémo-domaine isolé RcoMH-2. RcoM-2 peut lier du CO avec une affinité effective plus faible que RcoMH-2. Le CO se dissocie avec un taux 20 fois plus élevé par rapport à RcoMH-2, où la liaison du CO est quasi irréversible. Une petite fraction du CO peut échapper de la protéine, ainsi permettant RcoM-2 à agir comme senseur du CO. La présence du domaine de liaison à l'ADN influence les propriétés de fixation du CO à l'hème. Les études sur l'origine moléculaire précise des propriétés dynamiques doivent attendre la structure 3D de RcoM-2.La détection du CO est cruciale pour Mycobacterium tuberculosis, l’agent infectieux de la tuberculose, qui doit répondre aux mécanismes de défense de l'hôte, dont le CO. Le gène cor (rv1829) pourrait y jouer un rôle. Nous avons démontré que Cor est un dimère très stable, capable de lier un hème de façon stoechiométrique, suggérant ainsi une fonction potentielle de senseur direct du CO. Un résidu histidine a été identifié comme ligand potentiel de l’hème. La dynamique interne du CO est très similaire de celle d’autres senseurs à CO bactériens. Cor présente une activité de liaison à l'ADN dépendante de l'hème et du CO, qui est aboli dans le mutant H70A. Nos études ont également montré que le régulateur de transcription mycobactérien Rv0081, induit en réponse aux changements gazeux, peut se lier sur la région régulatrice prédite de cor. La création d’une souche Δcor dans le modèle non-pathogène M. smegmatis se poursuit et constituera un premier pas vers des futures analyses transcriptomiques.
• T-jump and circular dichroism: folding dynamics in proteins and DNA
  
  • Changenet Pascale
  • Hache François
  Molecular Crystals and Liquid Crystals, Taylor & Francis, 2019, 693 (1), pp.49-56. We review recent experimental work combining circular dichroism spectroscopy and T-jump experiment to investigate elementary dynamics in the folding/unfolding of biomolecules. A nanosecond setup is presented for poly(Glutamic acid) studies whereas a millisecond one is developed for investigation of DNA G-quadruplex dynamics. (10.1080/15421406.2020.1723918)
  DOI : 10.1080/15421406.2020.1723918
• Comprehensive Study of Guanine Excited State Relaxation and Photoreactivity in G-quadruplexes
  
  • Martinez-Fernandez Lara
  • Changenet Pascale
  • Banyasz Akos
  • Gustavsson Thomas
  • Markovitsi Dimitra
  • Improta Roberto
  Journal of Physical Chemistry Letters, American Chemical Society, 2019, 10 (21), pp.6873-6877. G-quadruplexes (G4) are four-stranded DNA/RNA structures playing a key role in many biological functions and promising for nanotechnology applications. Here, combining theoretical calculations and multiscale time-resolved fluorescence, we describe, for the first time, an ensemble of photoactivated processes involving the guanines of the G4 core. We use as showcase the G4 formed by the human telomeric sequence GGG(TTAGGG)3 in the presence of Na+ ions. According to quantum mechanical/molecular mechanics calculations, the hyperchromism at the red part of the absorption spectrum, typical of G4 structures, arises mainly from the inner Na+ ions. Various relaxation pathways, leading to excited states localized on individual bases, neutral excimers, and excited charge transfer states between two guanines or a guanine and a thymine in the loop, are mapped. Their fingerprints are detected in the fluorescence anisotropies and the fluorescence decays, spanning five decades of time. Finally, a reaction funnel leading to guanine dimerization is identified. (10.1021/acs.jpclett.9b02740)
  DOI : 10.1021/acs.jpclett.9b02740
• Microscopie de second harmonique résolue en polarisations linéaire et circulaire pour caractériser l'organisation 3D du collagène
  
  • Schmeltz Margaux
  , 2019. Le collagène est un élément majeur de l'architecture des organes chez les mammifères où il forme diverses structures tridimensionnelles (3D) propres à chaque tissu. La visualisation de cette organisation 3D multi-échelle est cruciale pour comprendre la structuration d'organes tels que la cornée ou la peau et guider l'ingénierie de tissus artificiels, qui doivent être structurés de manière appropriée pour être fonctionnels. L’organisation du collagène est de plus affectée dans de nombreuses pathologies. Caractériser ces désordres tissulaires in situ de manière quantitative constitue ainsi un enjeu biomédical majeur.La microscopie SHG est reconnue depuis plusieurs années comme la technique de référence pour imager le collagène fibrillaire in situ dans des tissus sans marquage, et ceci avec un excellent contraste. Cette thèse présente la mise en place et l'application de nouvelles modalités de microscopie SHG fondées sur la polarisation, visant à obtenir des paramètres fiables et quantitatifs pour décrire plus précisément la structure tridimensionnelle du collagène.Tout d’abord, nous présentons une modalité utilisant des polarisations incidentes linéaires (P-SHG) pour analyser l’organisation multi-échelle du collagène dans divers tissus, sains et pathologiques. Ces analyses ont été conduites sur des objets du patrimoine (parchemins, constitués de collagène de peaux animales) ainsi que sur des tissus biologiques (cornées). D’une part, tirant parti du caractère non invasif de cette modalité, nous caractérisons la dégradation du collagène dans des parchemins, précieux objets d’art et d’Histoire, démontrant ainsi l’intérêt de la microscopie SHG dans le domaine du patrimoine, notamment pour des diagnostics de l’état de conservation des objets riches en collagène. D’autre part, une imagerie quantitative de cornées humaines saines est présentée, et comparée à des cornées présentant un kératocône, pathologie courante aujourd’hui. Des modèles murins de kératocônes cornéens sont également étudiés, dans le but de valider leur pertinence.Enfin, une modalité utilisant des polarisations incidentes circulaires pour mesurer des signaux de dichroïsme circulaire (CD-SHG) est exposée. Dans un premier temps, nous présentons la mise en place expérimentale rigoureuse de cette modalité, en identifiant et corrigeant des artefacts typiques de cette technique. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle approche théorique pour décrire les signaux de CD-SHG. Les simulations numériques de l’expression analytique obtenue sont comparées aux résultats expérimentaux, dans le but de comprendre l’évolution des signaux de CD-SHG en fonction de l’architecture 3D du collagène.
• Dynamique de la réplication chez l'archée Haloferax volcanii
  
  • Collien Yoann
  , 2019. Haloferax volcanii est une archée appartenant au phylum euryarchaeota et à la classe des Halobacteriales. Les mécanismes liés à la réplication et à la réparation chez les archées sont très similaires à ceux rencontrés chez les eucaryotes, faisant d’H. volcanii un des organismes modèle pour l’étude de la réplication et de la biologie des archées, notamment car de nombreux outils génétiques sont disponibles chez cet organisme. De plus, H. volcanii possède la particularité de pouvoir avoir toutes ses origines de réplication supprimées, soulevant beaucoup de questions sur les mécanismes impliqués. Plusieurs hypothèses ont été émises sur la façon dont cette souche initie sa réplication, basées soit sur la dérivation des mécanismes liés à la réparation de l’ADN, soit sur un mécanisme d’initiation de la réplication indépendant des origines. Afin d’étudier ces mécanismes liés à la réplication, j’ai construit une souche d’H. volcanii capable d’incorporer des analogues de la thymidine dans l’ADN lors de sa synthèse grâce à la délétion de gènes impliqués dans la voie de biosynthèse de la thymidine. Des temps de cultures courts de la souche en présence d’un analogue permet son incorporation au niveau des zones actives de réplication pour marquer spécifiquement l’ADN néosynthétisé. L’immunodétection de l’analogue incorporé à l’ADN, en travaillant en cellule entière avec un microscope à fluorescence, permet la localisation de l’ADN néosynthétisé, reflétant ainsi les régions où la réplication est active. Ces analyses révèlent majoritairement 2 à 3 régions de réplication actives dans des cellules en prolifération, sans localisation particulière. Ces régions ont déjà été observées en étudiant la localisation d’une protéine clé de la réplication (RPA2) fusionnée à la protéine verte fluorescente GFP, confirmant sa localisation aux zones actives de réplication. Une étonnante variabilité observée d’une cellule à l’autre et suggère une initiation probabiliste de la réplication. Il est également étonnant de n’observer qu’aussi peu de zones actives de réplication, comparé au fort taux de polyploïdie de cette souche. Se pose alors la question de ce à quoi correspondent ces zones de réplication. Pour cela, j’ai développé chez H. volcanii la technique de peignage moléculaire permettant d’isoler des molécules individuelles d’ADN et révéler spécifiquement les analogues incorporés pour pouvoir déterminer le nombre de copies du chromosome qui sont actives lors de la réplication, ainsi que le nombre d’origines actives sur chacune des copies. J’ai également développé une technique de Time-lapse dans le but de suivre ces régions au cours du temps en observant les divisions cellulaires directement sous le microscope.
• Label-free THG imaging of bone tissue microstructure: effect of low gravity on the lacuno-canalicular network
  
  • Genthial Rachel
  • Beaurepaire Emmanuel
  • Schanne-Klein Marie-Claire
  • Peyrin Françoise
  • Olivier Cécile
  • Gerbaix Maude
  • Vico Laurence
  • Gourrier Aurélien
  • Débarre Delphine
  Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 2019, 11076, pp.110760E. In bone tissue, multiscale interfaces provide the structural basis of essential bone functions and contribute to its macroscopic mechanical properties. The lacuno-canalicular network (LCN) hosting the osteocytes in the bone matrix, in particular, represents a biological signature of the mechanotransduction activity in response to external biomechanical loading. We have demonstrated that label-free third-harmonic generation (THG) microscopy reveals the structure of the LCN in 3D with submicron precision over millimetric fields of view compatible with histology and can be coupled to second-harmonic generation (SHG) signals relating to the collagen organization in the bone matrix. Taking advantage of these label-free imaging methods, we investigate the impact of microgravity on the LCN structure in mice following a 1- month space flight. We show that our current lack of understanding of the extent of the LCN heterogeneity at the organ level hinders the interpretation of such investigations based on a limited number of samples and we discuss the implications for future biomedical studies. (10.1117/12.2527209)
  DOI : 10.1117/12.2527209
• Caractérisation objective et quantitative de la transparence cornéenne par OCT plein champ et microscopie holographique
  
  • Bocheux Romain
  , 2019. La perte de transparence cornéenne est une cause majeure de cécité au plan mondial. À elle seule, la cécité cornéenne affecte plus de 10 millions de personnes. Un diagnostic précoce et un suivi quantitatif pourrait améliorer le rendement clinique et ainsi combattre la cécité. Il y a donc un besoin critique pour des outils cliniques fiables et faciles à utiliser pour la caractérisation objective et quantitative de la transparence cornéenne.En collaboration avec Rémi Carminati (Institut Langevin, ESPCI, CNRS), nous avons développé un modèle de diffusion de la lumière dans la cornée qui comprend peu de paramètres et rend compte des différents phénomènes de diffusion au sein de la cornée. Nous avons également analysé la nanostructuration des fibrilles de collagène (principaux constituants du stroma cornéen, dont l'organisation est nécessaire à la transparence) à partir d'images de microscopie électronique en transmission, en modélisant le potentiel d'interaction entre les fibrilles avec un modèle simple à un seul paramètre.En complément de cette analyse théorique nous avons étudié expérimentalement la lumière diffusée en transmission par un système de microscopie holographique numérique (DHM) et en réflexion à l'aide d'un système de tomographie en cohérence optique plein champ (FF-OCT). La géométrie en transmission nous permet d’observer directement les effets de la diffusion sur la rétine et donc sur l’acuité visuelle des patients. La géométrie en réflexion est celle utilisée en clinique et donc celle à partir de laquelle on doit déterminer les propriétés de diffusion de la cornée. Pour l'analyse du signal OCT, nous avons mis au point, en collaboration avec Pascal Pernot (Université Paris Sud, CNRS), une analyse bayésienne qui permet d'extraire le libre parcours moyen de diffusion et ses éventuelles fluctuations en profondeur. Nous avons d'abord utilisé cette analyse sur des images d’OCT plein champ obtenues ex vivo à partir de cornées saines provenant de la banque des tissus, et des cornées pathologiques prélevées après une opération de greffe de cornée. Nous avons ainsi montré que cette analyse permet de mesurer le libre parcours moyen de diffusion avec une grande précision et également de déterminer si une cornée présente des hétérogénéités. Enfin nous avons montré la faisabilité de cette analyse in vivo en l'appliquant à des images d'OCT clinique et de lampe à fente, et nous avons obtenu une très bonne reproductibilité de nos mesures ainsi qu'une corrélation entre les mesures effectuées par les deux méthodes d'imagerie.
• Raman Tweezers Microspectroscopy of Functionalized 4.2 nm Diameter CdSe Nanocrystals in Water Reveals Changed Ligand Vibrational Modes by a Metal Cation
  
  • Mrad Randa
  • Kruglik Sergei G
  • Ben Brahim Nassim
  • Ben Chaâbane Rafik
  • Négrerie Michel
  Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2019, 123 (40), pp.24912 - 24918. We demonstrated the possibility of acquiring Raman spectra of colloidal quantum dots (QDs) at low concentration in water with a size as small as 2.5 nm in diameter using Raman tweezers microspectroscopy. We measured the spectra of CdSe QDs capped with thioglycerol and with L-cysteine. This technique was applied to probe the interaction between Co 2+ and Cys-CdSe QDs whose fluorescence emission is quenched in the presence of this metal cation. The quenching mechanism was so far hypothetical. The Raman spectra of Cys-CdSe QDs recorded in the absence and in the presence of Co 2+ demonstrated the binding of Co 2+ cations to the carboxylate groups of the L-cysteine ligand grafted on the surface of the 4.2 nm CdSe QDs. The frequency of modes for the grafted ligand is changed with respect to the free ligand in solution. Considering the vibrational coupling between the excitonic state and the ligand, we inferred that the binding of a metal cation to the grafted ligand modifies this coupling, so that exciton relaxation through crystal defects is favored. This result rationalizes the fluorescence quenching observed during the metal cation-QD interaction. (10.1021/acs.jpcc.9b06756)
  DOI : 10.1021/acs.jpcc.9b06756
• Interaction of the Full-Length Heme-Based CO Sensor Protein RcoM-2 with Ligands
  
  • Salman Mayla
  • Villamil Franco Carolina
  • Ramodiharilafy Rivo
  • Liebl Ursula
  • Vos Marten H.
  Biochemistry, American Chemical Society, 2019, 58 (39), pp.4028-4034. (10.1021/acs.biochem.9b00623)
  DOI : 10.1021/acs.biochem.9b00623
• La microscopie optique tridimensionnelle, de l'imagerie biomédicale à la caractérisation des objets du patrimoine
  
  • Latour Gaël
  • Robinet Laurianne
  , 2019.
• Diversity of circular RNAs and RNA ligases in archaeal cells
  
  • Becker Hubert F
  • L'Hermitte-Stead Caroline
  • Myllykallio Hannu
  Biochimie, Elsevier, 2019, 164, pp.37-44. (10.1016/j.biochi.2019.06.011)
  DOI : 10.1016/j.biochi.2019.06.011
• Quantitative measures of corneal transparency, derived from objective analysis of depth-resolved corneal images, demonstrated with full-field optical coherence tomographic microscopy
  
  • Bocheux Romain
  • Pernot Pascal
  • Borderie Vincent
  • Plamann Karsten
  • Irsch Kristina
  PLoS ONE, Public Library of Science, 2019, 14 (8), pp.e0221707. Loss of corneal transparency, as occurs with various pathologies, infections, immune reactions, trauma, aging, and surgery, is a major cause of visual handicap worldwide. However, current means to assess corneal transparency are extremely limited and clinical and eye-bank practice usually involve a subjective and qualitative observation of opacities, sometimes with comparison against an arbitrary grading scale, by means of slit-lamp biomicroscopy. Here, we describe a novel objective optical data analysis-based method that enables quantifiable and standardized characterization of corneal transparency from depth-resolved corneal images, addressing the demand for such a means in both the laboratory and clinical ophthalmology setting. Our approach is based on a mathematical analysis of the acquired optical data with respect to the light attenuation from scattering processes in the corneal stroma. Applicable to any depth-resolved corneal imaging modality, it has been validated by means of full-field optical coherence tomographic microscopy (FF-OCT or FF-OCM). Specifically, our results on ex-vivo corneal specimens illustrate that 1) in homogeneous tissues, characterized by an exponential light attenuation with stromal depth (z), the computation of the scattering mean-free path (ls) from the rate of exponential decay allows quantification of the degree of transparency; 2) in heterogeneous tissues, identified by significant deviations from the normal exponential z -profile, a measure of exponential-decay model inadequacy (e.g., by computation of the Birge ratio) allows the estimation of severity of stromal heterogeneity, and the associated depth-dependent variations around the average ls enables precise localization of the pathology. (10.1371/journal.pone.0221707)
  DOI : 10.1371/journal.pone.0221707
• Precise calibration of optical tweezers using interference in backscattered signal. Application to the micro rheology of blood clots
  
  • Westbrook Nathalie
  • Wolff Laura
  • Gillant Flavie
  • Moreau Julien
  • Allain Jean-Marc
  • Perronet Karen
  • Richly Maximilian
  • Alexandrou Antigoni
  , 2019.
• Quantitative Study of Membrane Nano-organization by Single Nanoparticle Imaging
  
  • Yu Chao
  , 2019. In this thesis, EGF, CPεT and transferrin receptors were labeled with luminescent nanoparticles, , and were tracked both in their local environment in the cell membrane and under a hydrodynamic flow. Bayesian inference, Bayesian decision tree, and data clustering techniques can then be applied to obtain quantitative information on the receptor motion parameters. Furthermore, we introduced hydrodynamic force application in vitro to study biomolecule dissociation between membrane receptors and their pharmaceutical ligands in high affinity receptor- ligand pairs, such as HB-EGF and DTR. Finally, three different modes of membrane organization and receptor confinement were revealed: the confinement of CPεTR is determined by the interaction between the receptors and the lipid/protein constituents of the raft; the confining potential of EGFR results from the interaction with lipids and proteins of the raft environment and from the interaction with F-actin; transferrin receptors diffuse freely in the membrane, only sterically limited by actin barriers, according to the “picket-and-fence” model. We moreover showed that all raft nanodomains are attached to the actin cytoskeleton.
• Chromatic serial multiphoton microscopy for multicolor imaging of large brain volumes
  
  • Abdeladim Lamiae
  • Matho Katherine S.
  • Clavreul Solène
  • Mahou Pierre
  • Sintes Jean-Marc
  • Solinas Xavier
  • Arganda-Carreras Ignacio
  • Chessel Anatole
  • Turney Steve
  • Lichtman Jeff
  • Bemelmans Alexis-Pierre
  • Loulier Karine
  • Supatto Willy
  • Livet Jean
  • Beaurepaire Emmanuel
  Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 2019, pp.7. (10.1117/12.2526947)
  DOI : 10.1117/12.2526947
• Elimination of imaging artifacts in second harmonic generation microscopy using interferometry
  
  • Pinsard Maxime
  • Schmeltz Margaux
  • van Der Kolk Jarno
  • Patten Shunmoogum A.
  • Ibrahim Heide
  • Ramunno Lora
  • Schanne-Klein Marie-Claire
  • Légaré François
  Biomedical optics express, Optical Society of America - OSA Publishing, 2019, 10 (8), pp.3938-3952. Conventional second harmonic generation (SHG) microscopy might not clearly reveal the structure of complex samples if the interference between all scatterers in the focal volume results in artefactual patterns. We report here the use of interferometric second harmonic generation (I-SHG) microscopy to efficiently remove these artifacts from SHG images. Interfaces between two regions of opposite polarity are considered because they are known to produce imaging artifacts in muscle for instance. As a model system, such interfaces are first studied in periodically-poled lithium niobate (PPLN), where an artefactual incoherent SH signal is obtained because of irregularities at the interfaces, that overshadow the sought-after coherent contribution. Using I-SHG allows to remove the incoherent part completely without any spatial filtering. Second, I-SHG is also proven to resolve the doubleband pattern expected in muscle where standard SHG exhibits in some regions artefactual single-band patterns. In addition to removing the artifacts at the interfaces between antiparallel domains in both structures (PPLN and muscle), I-SHG also increases their visibility by up to a factor of 5. This demonstrates that I-SHG is a powerful technique to image biological samples at enhanced contrast while suppressing artifacts. (10.1364/BOE.10.003938)
  DOI : 10.1364/BOE.10.003938
• Automated Quantification With Sub-Micrometer Scale Precision In Volumetric Multicolor Multiphoton Microscopy Images
  
  • Phan Minh Son
  • Matho Katherine S.
  • Abdeladim Lamiae
  • Livet Jean
  • Beaurepaire Emmanuel
  • Chessel Anatole
  , 2019, pp.521-525. (10.1109/ISBI.2019.8759200)
  DOI : 10.1109/ISBI.2019.8759200
• From observing to predicting single-cell structure and function with high-throughput/high-content microscopy
  
  • Chessel Anatole
  • Carazo Salas Rafael
  Essays in Biochemistry, Portland Press, 2019, 63 (2), pp.197-208. Abstract In the past 15 years, cell-based microscopy has evolved its focus from observing cell function to aiming to predict it. In particular—powered by breakthroughs in computer vision, large-scale image analysis and machine learning—high-throughput and high-content microscopy imaging have enabled to uniquely harness single-cell information to systematically discover and annotate genes and regulatory pathways, uncover systems-level interactions and causal links between cellular processes, and begin to clarify and predict causal cellular behaviour and decision making. Here we review these developments, discuss emerging trends in the field, and describe how single-cell ‘omics and single-cell microscopy are imminently in an intersecting trajectory. The marriage of these two fields will make possible an unprecedented understanding of cell and tissue behaviour and function. (10.1042/EBC20180044)
  DOI : 10.1042/EBC20180044
• Unveiling excited-state chirality of ninaphthols by femtosecond circular dichroism and quantum chemical calculations
  
  • Schmid Marco
  • Martinez-Fernandez Lara
  • Markovitsi Dimitra
  • Santoro Fabrizio
  • Hache François
  • Improta Roberto
  • Changenet Pascale
  Journal of Physical Chemistry Letters, American Chemical Society, 2019, 10 (14), pp.4089-4094. Time-resolved circular dichroism (TR-CD) is a powerful tool for probing conformational dynamics of biomolecules over large time scales that are crucial for establishing their structure−function relationship. However, such experiments, notably in the femtosecond regime, remain challenging due to their extremely weak signals, prone to polarization artifacts. By using binol and two bridged derivatives (PL1 and PL2) as chiral prototypes, we present here the first comprehensive study of this type in the middle UV, combining femtosecond TR-CD and quantum mechanical calculations (TD-DFT). We show that excitation of the three compounds induces large variations of their transient CD signals, in sharp contrast to those of their achiral transient absorption. We demonstrate that these variations arise from both the alteration of the electronic distribution and the dihedral angle in the excited state. These results highlight the great sensitivity of TR-CD detection to signals hardly accessible to achiral transient absorption. (10.1021/acs.jpclett.9b00948)
  DOI : 10.1021/acs.jpclett.9b00948
• Short‐Lived Radical Intermediates in the Photochemistry of Glucose Oxidase
  
  • Nag Lipsa
  • Lukacs Andras
  • Vos Marten H.
  ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2019, 20 (14), pp.1793-1798. Glucose oxidase is a flavoprotein that is relatively wellstudied as a physico-chemical model system. The flavin cofactor is surrounded by several aromatic acid residues that can act as direct and indirect electron donors to photoexcited flavin. Yet, the identity of the photochemical product states is not well established. We present a detailed full spectral reinvestigation of this issue using femtosecond fluorescence and absorption spectroscopy. Based on a recent characterization of the unstable tyrosine cation radical TyrOH •+ , we now propose that the primary photoproduct involves this species, which was previously not considered. Formation of this product is followed by competing charge recombination and radical pair stabilization reactions that involve proton transfer and radical transfer to tryptophan. A minimal kinetic model is proposed, including a fraction of TyrOH •+ that is stabilized up to the tens of picoseconds timescale, suggesting a potential role of this species as intermediate in biochemical electron transfer reactions. (10.1002/cphc.201900329)
  DOI : 10.1002/cphc.201900329