Suivi des organelles en time-lapse

Analyse spatio-temporelle des compartiments cellulaires

La mesure des dynamiques des compartiments cellulaires est un élément indispensable à la compréhension de leurs mécanismes. Elle passe par l’acquisition suffisamment rapide d’images 2D ou 3D pour réussir à suivre chaque objet dans le temps. Les objets suivis peuvent être par exemple :

Les vésicules du transport membranaire
Les sites d’adhésions
Les kinétochores, les centrioles & les MTOC
Les mitochondries
Les sites de polymérisation des microtubules
Les molécules uniques (qDots, PALM/STORM)

Les informations obtenues par la quantification dynamique

Les mesures extraites du suivi d’objets sont :

Les vitesses instantanées et moyennes
Les coefficients de diffusion, en particulier pour les molécules uniques (SPT)
La localisation des compartiments de départ et d’arrivée (ER, Golgi, membrane plasmique…)
La direction centrifuge ou centripète

Exemples d’analyse dynamique du transport membranaire (trafic)

La figure suivante illustre le suivi d’une protéine fluorescente LAR-PTP en vidéo-microscope 3D+t (A). Chaque vésicule est d’abord détectée en 3D puis suivie dans le temps (B). Ce suivi est représenté par les cercles de couleurs centrés sur les vésicules. Certaines vésicules fusionnent avec d’autres (cercles pointillés). (C) représente des vésicules en 3D. (D) schéma du processus d’association des objets détectés au cours du temps. (E) les trajectoires complètes sont représentées en tant que lignes 3D.

Sur cette vidéo partielle, toutes les vésicules sont suivies au cours du temps et leur vitesse instantanée est calculée.

Références

V Racine, A Hertzog , J Jouanneau , J Salamero, C Kervrann and JB Sibarita Multiple-target tracking of 3D fluorescent objects based on simulated annealing, IEEE, ISBI 2006.

Dans cette autre application, des vésicules marquées en Rab6a’-GFP sont suivies dans le temps grâce à un système de vidéo-microscopie 3D par déconvolution. La figure représente les trajectoires 3D des vésicules en superposition de l’image de fluorescence. Le codage couleur des trajectoires se fait en fonction de la vitesse instantanée, de la position en z ou de leur coordonnée temporelle.

Références

V Racine, M Sachse, J Salamero, V Fraisier, A Trubuil and JB Sibarita. Visualization and quantification of vesicle trafficking on a 3D cytoskeleton network in living cells. Journal of Microscopy, 2007.