Stage: Étude de la photophysique de protéines fluorescentes phototransformables pour une meilleure microscopie de super-résolution

Étude de la photophysique de protéines fluorescentes phototransformables pour une meilleure microscopie de super-résolution

Contexte et objectifs du stage : L’Institut Langevin a récemment démontré les avantages significatifs des capteurs événementiels dans l’imagerie de super-résolution en molécule unique (SMLM). Outrepassant les performances des caméras scientifiques classiques, ces capteurs permettent d’élargir les horizons de la résolution temporelle en SMLM [1]. Les capteurs événementiels, inspirés par l’œil humain, se distinguent par leurs pixels asynchrones et indépendants qui détectent les changements de luminosité avec une grande précision temporelle. Ainsi, la technique Eve-SMLM (event-based SMLM) permet notamment de saisir des profils détaillés de fluctuations d’intensité et de clignotement de chaque molécule observée. Ce stage se concentre sur l’exploration de la technique Eve-SMLM pour l’étude de la photophysique des protéines fluorescentes phototransformables.

L’équipe de Dominique Bourgeois à l’Institut de Biologie Structurale à Grenoble s’intéresse à la photophysique complexe des protéines fluorescentes phototransformables (PTFPs) classiquement utilisé en SMLM [2]. Plusieurs états non fluorescents de courte durée de vie (< 10 ms) sont suspectés chez ces protéines fluorescentes, réduisant drastiquement leur brillance apparente et leur photostabilité. Ce projet vise à établir une méthode expérimentale pour détecter ces états noirs avec la technique Eve-SMLM, en particulier l’état triplet (T1) de la protéine mEos4b.

Objectif à Long Terme : Au-delà de ce stage de M2, l’objectif est de comprendre la photophysique des protéines fluorescentes phototransformables pour 1) développer de nouvelles sondes, 2) développer de nouvelles séquences d’illumination permettant d’augmenter la brillance et la photostabilité de ces protéines fluorescentes en SMLM, 3) tirer parti de la caractérisation des traces de clignotement pour sonder l’environnement des fluorophores in situ.

Tâches du Stagiaire : Le stagiaire sera responsable de : 1) la fonctionnalisation des lamelles et la préparation d’échantillons de PTFPs pour l’observation microscopique ; 2) la réalisation d’expériences de Eve-SMLM avec des échantillons in vitro et éventuellement des échantillons biologiques; 3) la caractérisation du capteur événementiel et le développement d’un algorithme de déconvolution temporelle, permettant la détection changement d’état de fluorescence de la protéine mEos4b avec une résolution temporelle sub-ms. La majorité du stage se déroulera à l’Institut Langevin à Paris, avec des interactions et une visite à l’IBS à Grenoble. Un parcours satisfaisant pourrait mener à une thèse dans le cadre de ce projet collaboratif.

[1] C. Cabriel, T. Monfort, C.G. Specht, and I. Izeddin. Event-based vision sensor for fast and dense single-molecule localization microscopy. Nat. Photon. 17, 1105–1113 (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01308-8

[2] E. de Zitter, D. Thédié, V. Mönkemöller, S. Hugelier, J. Beaudouin, V. Adam, M. Byrdin, L. Van Meervelt, P. Dedecker & D. Bourgeois, “Mechanistic investigation of mEos4b suggests a strategy to reduce track interruptions in sptPALM”, Nature Meth., (2019) 16, 707-710