Bienvenue sur notre section consacrée aux études de cas.
Nous présentons ici les résultats concrets des travaux menés par AFM dans le cadre de différentes applications. De la science des matériaux à la biologie, en passant par les semi-conducteurs et l’analyse des surfaces, ces exemples démontrent la qualité de nos protocoles et la résolution de nos produits et services.

Explorez cette page pour découvrir comment la microscopie à force atomique et nos équipes peuvent vous aider à résoudre vos problématiques.

Les Récepteurs Couplés aux Protéines G (RCPG) constituent une famille de cibles thérapeutiques incontournables car associées à un large spectre de fonctions biologiques et cellulaires.

Localisés dans la membrane plasmique à la surface des cellules, les RCPG se lient à une grande diversité de ligands tels que les hormones, les nucléotides, les lipides, les ions et les neurotransmetteurs. Alors, les récepteurs de la famille des RCPG sont des intermédiaires clés dans les mécanismes de transmission des signaux biologiques, et permettent le développement de nouvelles voies pharmacologiques.

Dans ce domaine de recherche, la microscopie à force atomique permet d’apporter une caractérisation unique de ces récepteurs : en utilisant le mode de spectroscopie de force à l’échelle de la molécule unique, nous avons la capacité de déplier (”unfold” en anglais) ce récepteur qui est encore ancré dans la membrane de la cellule. Dans cette configuration, nous pouvons mesurer la force nécessaire pour achever le déploiement de la protéine afin d’obtenir des informations relatives à la structure de la molécule.

La courbe de force obtenue pour chacune des protéines dépliées permet de révéler une signature caractéristique : c’est l’analyse mathématique de ce signal que va nous renseigner sur la structure secondaire et tertiaire de la protéine, son potentiel d’oligomérisation et sur l’orientation du récepteur.

Pour réaliser ces observations nos protocoles sont adaptés spécifiquement à la nature de l’échantillon : dans ce cas, les protéines sont étudiées dans des conditions physiologiques sans aucune étape de dénaturation.

Le développement des nouvelles molécules thérapeutiques débute avec les observations et les recherches qui sont réalisées en conditions in vivo pour déterminer les effets du traitement et évaluer sa toxicité sur les organismes.

Par exemple, la microscopie à force atomique utilisée avec le mode spectroscopie de force permet de comparer la réaction biologique et l’intégrité des cardiomyocytes vivants exposés à de nouvelles molécules d’intérêt. Les cardiomyocytes sont les cellules qui constituent le muscle du cœur, ils sont maintenant étudiés pour les rôles déterminants dans la contraction du muscle cardiaque et les pathologies associées.

Les observations réalisées au laboratoire permettent de révéler la topographie si particulière de la membrane des cardiomyocytes : une structure ordonnée formée de creux et de crête. Une fois la cellule exposée à de nouvelles conditions physico-chimiques, la structure externe de la cellule est altérée. Cette désorganisation s’accompagne d’une perte d’élasticité de la membrane des cellules. Ces changements morphologiques et mécaniques sont les signes précoces qui surviennent lors d’une nécrose cellulaire.

Aujourd’hui, la microscopie à force atomique est l’un des outils les plus puissants pour observer et quantifier les effets des molécules thérapeutiques sur les cellules vivantes.

La microscopie à force atomique permet aujourd’hui de réaliser des mesures de nano-indentation à l’échelle de la cellule unique qui reste vivante pendant les acquisitions.

Cette technologie, une fois associée aux protocoles adaptés de préparation et d’immobilisation des échantillons, nous donne accès aux informations relatives aux propriétés biomécaniques des cellules en condition liquide : élasticité de l’enveloppe et résistance aux contraintes, rugosité et adhésion de la paroi sont les principales caractéristiques qui déterminent les comportements de ces particules d’origine biologique.

Les caractéristiques morphologiques et nanomécaniques des cellules sont étudiées afin de mesurer et comprendre les mécanismes d’adaptation biologique en réaction à un stress, une contrainte, un antibiotique, ou un environnement physicochimique déterminé. Par exemple, dans le cas des cellules bactériennes, nous étudions au laboratoire les premiers effets sur la paroi cellulaire d’une solution d’antibiotique de faible concentration.

Ces analyses ont permis de démontrer la résistance de la bactérie à ces nouvelles conditions physico-chimique : la morphologie de la cellule et ses dimensions ne sont pas altérées par le traitement. Cependant, une fois les paramètres nanomécaniques mesurés, une différence d’élasticité de l’enveloppe de la cellule bactérienne est révélée ce qui induit une importante modification de la capacité de la bactérie à se déformer et ainsi résister aux contraintes mécaniques.

Ces observations permettent de quantifier les modifications structurelles adoptées par la cellule qui s’adapte à un stress et alors de mieux comprendre les mécanismes d’actions des molécules antibiotiques. Aussi, les données quantitatives obtenues sont utilisées pour construire les modèles de simulation dédiés à l’étude de la compression et de déformation des cellules biologiques.

La protection contre la corrosion est cruciale pour assurer la fiabilité et la durabilité des équipements dans de nombreux secteurs industriels. Par exemple dans l’industrie aérospatiale, certains revêtements sont développés pour protéger les surfaces des radiations UV émises par notre Soleil.

La microscopie à force atomique est la méthode d’analyse nanoscopique la plus adaptée pour l’étude des matériaux et des traitements de surface, car elle permet d’observer et de mesurer la rugosité et le pouvoir adhésif, la qualité du revêtement et ses défauts, ou encore le développement de la corrosion.

Les essais sont réalisés au laboratoire dans des conditions contrôlées et sans endommager la surface analysée. Nous comparons la topographie et la rugosité de différents revêtements après une phase d’exposition à des conditions corrosives. Les résultats démontrent que la surface la moins altérée par cet évènement est celle qui est traitée avec un revêtement spécifique. Les coupes transversales exposent les multiples irrégularités présentes à la surface du matériau et les proportions des dommages subis en profondeur.

Ces analyses s’intègrent dans le développement des revêtements plus résistants et plus performants pour l’industrie aéronautique et spatiale.

Les biopuces et les nanoprocesseurs sont des dispositifs de traitement de l’information miniaturisés à l’interface entre électronique et biologie qui sont développés pour être utilisés dans la médecine et l’informatique, l’énergie et les communications.

Leurs avantages résident dans l’amélioration significative des capacités du dispositif en plus de limiter l’utilisation des ressources et des matières premières, alors la précision de fabrication de ces nanotechnologies est déterminante pour leur performance et leur fiabilité.

La microscopie à force atomique est un outil recommandé pour étudier les surfaces et interfaces, car elle permet de mesurer précisément les dimensions en trois dimensions des nanostructures. Au laboratoire, nos protocoles sont développés pour contrôler la forme et l’intégrité des structures de surface avec une résolution inférieure au nanomètre, dans le but d’offrir des images à haute résolution et des projections 3D.

Pour mesurer avec précision les dimensions des nanostructures, la microscopie à force atomique est utilisée pour scanner les objets dans les différentes directions du plan. Aussi, cette technologie peut être envisagée pour la manipulation et l’assemblage des objets à l’échelle atomique.