Institut Curie - Délégation Paris Michel-Ange

Intervenants :
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Sommaire
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Pr Claude Huriet, Président de l'Institut Curie
Frédéric Dardel, Directeur du département Sciences
du vivant du CNRS
Tetsuya Morimoto, Président de Nikon France
avec Philippe Rideau, Directeur de la division
instruments de Nikon France
Pr Daniel Louvard, Directeur du Centre de
Recherche de l’Institut Curie
Jean Salamero et Jean-Baptiste Sibarita
(CNRS/Institut Curie) co-responsables du
Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS
n Introduction : plonger au cœur de l’infiniment petit
n Réunir les meilleures compétences dans une plate-forme de pointe
n 9 microscopes de nouvelle génération au service de la recherche
n Mener à bien des programmes de recherche innovants
n Former aux techniques d’imagerie de pointe
p2
p3
p5
p9
p 11
n Le financement de la plate-forme
p 12
n L’Institut Curie : découvrir pour soigner
p 13
n Le Département des Sciences du Vivant au CNRS
p 14
n Une alliance entre le CNRS et l'Institut Curie
p 15
n Nikon : la créativité au service de la science
p 16
n Les partenaires techniques de la plate-forme
p 17
n Quelques images scientifiques
p 18
Contacts presse :
Institut Curie
CNRS
Nikon France
Céline Giustranti
01 44 32 40 64
[email protected]
Julien Guillaume
01 44 96 46 35
[email protected]
Sandrine Batard
01 45 16 45 29
[email protected]
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Introduction
Plonger au cœur de l’infiniment petit
Observer, plonger au plus profond de notre organisme pour comprendre comment il fonctionne,
quel biologiste n'a jamais rêvé de s'immiscer ainsi au cœur de la cellule, l'entité à la base même
de notre organisme. Si, au cours du XXe siècle, l'émergence de la biologie moléculaire a quelque
peu « laissé de côté » la cellule au profit de l'ADN, la mise en évidence du caractère quasi universel de la cellule l'a remise sur le devant de la scène.
Comme le précisait Daniel Louvard, directeur du Centre de Recherche, à l'ouverture du Pôle de
Biologie cellulaire de l'Institut Curie en 1995, « les grandes propriétés d'une cellule sont essentiellement celles de toutes les cellules et le détail des mécanismes moléculaires est souvent
remarquablement conservé. L'unité du vivant, qu'attestait l'universalité du code génétique, est
également manifeste à l'échelle de la cellule. »
Avec ce constat, il devenait alors essentiel pour comprendre la cellule d'en connaître le fonctionnement intime. Et pour accéder à la machinerie cellulaire, rien ne remplace l'observation.
De nombreuses techniques d'imagerie cellulaire ont alors été mises au point afin de plonger au
cœur de cet infiniment petit et découvrir ses secrets. Ces techniques n'ont cessé d'évoluer et
aujourd'hui, grâce à des microscopes très sophistiqués, la cellule et tout ce qui la compose se révèlent progressivement sous les yeux des chercheurs.
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Réunir les meilleures compétences dans
une plate-forme de pointe
Face aux constantes évolutions des technologies d'imagerie, Nikon, l'Institut Curie et le
CNRS ont décidé de mettre en commun leur savoir-faire et leur expertise afin de créer une
plate-forme d'imagerie photonique évolutive et totalement adaptée aux besoins des chercheurs : le Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS.
Nikon, société leader dans le domaine de l'imagerie scientifique, met en place depuis 5 ans des
plates-formes d'imagerie dans les centres les plus prestigieux au monde : Harvard Medical School
(Etats-Unis), Université d'Hokkaido (Japon), Université d'Heidelberg (Allemagne), Université de
Californie à San Francisco (Etats-Unis), Université d'Oxford (Royaume-Uni), Singapore
Bioimaging Consortium (Singapour).
7e plate-forme au monde et 3e en Europe
En France, leur choix s'est porté sur l'Institut Curie en raison de l'expertise déjà acquise, notamment au sein de la plate-forme d'imagerie cellulaire et tissulaire de l'UMR 144 CNRS/Institut Curie
co-dirigée par Jean Salamero, directeur de recherche au CNRS, et Jean-Baptiste Sibarita, ingénieur de recherche au CNRS (voir encadré page suivante).
Depuis 1995, l'Institut Curie accorde une place majeure à l'imagerie du vivant, ce qui lui permet
désormais de jouer un rôle moteur dans le développement d'instruments et de techniques sophistiqués tant pour l'acquisition que pour le traitement d'images.
Le Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS, prolongement naturel de la politique scientifique menée par l'Institut Curie, offrira un ensemble exceptionnel d'outils performants et complémentaires pour « voir », analyser et comprendre les structures biologiques et suivre leurs mouvements
dynamiques dans la cellule. Ce partenariat entre Nikon, le CNRS et l'Institut Curie garantit l'accès
aux systèmes de microscopies photoniques de dernière génération à une large communauté de
scientifiques de l'Institut Curie et des établissements de recherche et d’enseignement supérieur
d’Ile-de-France.
Mieux voir pour mieux comprendre
Le développement de l'imagerie in vivo représente un enjeu majeur pour la recherche biomédicale.
C'est par une approche globale de la cellule, prenant en compte toute sa complexité, que les fonctions et les désordres cellulaires seront progressivement élucidés. L'imagerie en offrant aux chercheurs une nouvelle vision du monde cellulaire participe largement aux découvertes scientifiques.
De plus en plus performantes, les techniques d'imagerie sont essentielles à la compréhension de
la cellule. Et les progrès continus permettent aux biologistes de plonger encore plus dans l'intimité
des cellules et cela, de la manière la moins invasive possible.
La somme des compétences nécessaires à la mise en œuvre de programmes scientifiques est
croissante. Il devient donc de plus en plus souvent nécessaire de réaliser des collaborations.
L'alliance entre les organismes de recherche, apportant leur expertise, et les industriels,
riches de leur savoir-faire, est indispensable pour mettre à la disposition des chercheurs
les outils les plus efficaces et les mieux adaptés. En ce sens le partenariat entre Nikon, le
CNRS et l'Institut Curie est exemplaire.
L'évolution des techniques d'imagerie, l'apparition de nouveaux concepts et la rapidité des progrès
exigent des scientifiques une constante adaptation. Le Nikon Imaging Centre@Institut CurieCNRS répond parfaitement à ces objectifs ; il met à la disposition des utilisateurs les outils pour
observer le vivant et leur permet d'être des acteurs dans le domaine de l'imagerie.
La complémentarité des connaissances et des savoir-faire, et l'émergence de synergies entre
public et privé est inhérente au maintien d'une recherche de qualité.
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Depuis 1995, la direction du Centre de la Recherche de l’Institut Curie a placé l’imagerie au cœur de ses recherches en soutenant financièrement le développement
L'expertise de
d’un plateau parmi les plus performants en Europe, notamment à travers la
l'Institut Curie :
plate-forme de l’UMR 144 « Compartimentation et dynamique cellulaires ».
Co-dirigée par Jean Salamero, directeur de recherche CNRS, et Jeanla plate-forme
Baptiste Sibarita, ingénieur de recherche CNRS, cette plate-forme d'imagerie se composait début 2007 de 16 microscopes photoniques ultra-perford'imagerie cellulaire
mants : trois microscopes confocaux, huit vidéo-microscopes automatisés,
et tissulaire créée
un vidéo-microscope 4-5D rapide avec déconvolution, trois microscopes
3D avec déconvolution, un microscope dédié à la R&D et aux tests.
en 1995
A cela s'ajoute la plate-forme d'analyse et de traitement d'images, composée de
12 ordinateurs, accessible à l'ensemble des chercheurs de l'Institut Curie.
En 2005, 31 586 heures d'utilisation ont été comptabilisées sur l'ensemble des 12 postes de microscopies disponibles, soit une moyenne de 2 633 heures/machine/an, très proche de la saturation.
En 2006, 37 500 heures d'utilisation ont été dénombrées sur les 14 postes disponibles. La plate-forme
accueille chaque année 200 à 250 utilisateurs et, en l'état actuel, ne peut pas en recevoir plus.
En 2007, l'Institut Curie a acquis deux nouveaux microscopes confocaux disposant du système « Spin
Disk » et d’un système vidéo FLIM pour l'acquisition rapide d'images.
Améliorer et combiner les techniques d'imagerie pour accéder à l'intimité cellulaire et mettre à jour
des mécanismes jusqu'alors inconnus, tel sont les objectifs des chercheurs de l'Institut Curie.
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9 microscopes de nouvelle génération
au service de la recherche
Le Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS est doté des technologies de pointe pour observer le vivant, mais également pour être un acteur du progrès en imagerie. Cette double mission
d'utilisateurs et de concepteurs fait de cette plate-forme, l'une des premières en termes de
variété et de perfectionnement sur le plan international.
Elle est composée de 9 microscopes - les derniers commercialisés par Nikon - dont un certain
nombre seront agrémentés de systèmes d'imagerie complémentaires, type FRAP, TIRF… Une
partie du matériel complémentaire - caméras, ordinateurs, filtres, logiciels… - nécessaire au fonctionnement d'une telle plate-forme est aussi le fruit de partenariats avec des sociétés spécialistes
(voir fiche « Partenaires techniques »).
Les postes d'observation « avancés » concernent deux types de microscopie, la microscopie
confocale et la vidéo-microscopie. Pour ces systèmes, chaque utilisateur est formé individuellement ou par petits groupes par les membres de la plate-forme. Une salle du Nikon Imaging
Centre@Institut Curie-CNRS est, par ailleurs, uniquement dédiée à la recherche et au développement en imagerie.
La microscopie confocale : des images de haute qualité
Une des formes de microscopie couramment utilisée en biologie est la microscopie confocale dont
l'originalité est d'utiliser un laser pour illuminer l'échantillon. Cette microscopie pallie les limites atteintes par la microscopie optique en restreignant la perte de résolution due à l'émission de
lumière par les autres plans. Seules les images provenant du plan focal d'intérêt sont prises en
compte.
La lampe à lumière blanche est remplacée par un laser, ce qui permet d'illuminer un seul point, à
une profondeur donnée. En réponse, la lumière émise par l'échantillon traverse une ouverture de
la taille d'un trou d'épingle - le pinhole - avant d'atteindre l'objectif, ce qui permet de rejeter la
lumière émise par les autres plans. Ce système offre une meilleure résolution que les microscopes à épifluorescence classiques.
En revanche, le laser doit balayer l'échantillon pour obtenir des images de toute la surface. En
déplaçant l'échantillon précisément suivant l'axe optique de l'objectif, le laser peut ensuite prendre
des images à une autre profondeur et ainsi de suite.
La microscopie confocale à balayage permet également d'observer du matériel vivant.
Couplée à l'utilisation de marqueurs fluorescents, elle permet d'analyser des paramètres morphologiques ou physiologiques dans les cellules ou les tissus vivants pendant de longues périodes de
temps. Toutes les images obtenues sont enregistrées puis traitées par un logiciel qui reconstruit
une image en 3D.
Les 2 postes de microscopie confocale du Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS sont équipés d'un thermostat et d'un régulateur de CO2, afin de maintenir les cellules en condition adéquate.
L'un des postes est toutefois plus adapté à l'étude des échantillons vivants et au suivi dynamique
car il possède une vitesse d'acquisition d'images très élevée.
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La microscopie à champ large pour « voir » en couleurs
La microscopie optique classique a connu et connaît, elle aussi, de nombreux progrès. En plus de
l'amélioration des microscopes, l'utilisation de marqueurs fluorescents a ouvert la voie à une nouvelle dimension de l'observation. Le principe est simple : fixés à l'élément à étudier (protéines,
ADN, etc.), ces marqueurs sont excités lorsqu'on les éclaire avec une longueur d'onde choisie. Ils
s'illuminent alors et peuvent être repérés.
La microscopie à champ large peut balayer
toutes une gamme de longueurs d'onde allant
de 300 à 700 nm et donc tout un panel de marqueurs, contrairement à la microscopie confocale
limitée à quelques longueurs d'ondes d'excitation.
Autre différence notoire entre ces deux techniques : avec la microscopie à champ large, l'ensemble de l'échantillon est illuminé et l'information
récupérée provient de plusieurs plans ; avec le
confocal, la lumière située en dehors du plan focal
n'est pas prise en compte. Si le confocal possède une meilleure résolution, la microscopie à
champ large a une sensibilité de détection des
marqueurs plus élevée. D'autre part, la lumière
émise par les microscopes à champ large est
moins toxique que celles des confocaux, ce qui
permet des temps d'observation plus longs.
Pour pallier la perte de résolution provoquée par
l'émission de lumière d'autres plans focaux, les
images subissent un traitement informatique, une
déconvolution (voir encadré « La déconvolution
ou comment éviter le flou »). Cette opération
améliore la qualité des images obtenues par les
microscopes à champ large.
La déconvolution ou comment éviter le flou
Un des intérêts majeurs de l'acquisition d'images numériques est de pouvoir ensuite les traiter par des logiciels pour en améliorer la qualité. Les chercheurs de la plate-forme d'imagerie consacrent une part importante de
leurs activités à la mise au point de tels logiciels, et notamment à des algorithmes de
déconvolution.
Le but de la déconvolution est d'identifier les
contributions provenant des plans inférieurs et
supérieurs au plan de coupe, de manière à supprimer le flou optique et donc à augmenter la
résolution. Cela revient en fait à diminuer la
taille de la tache lumineuse formée par l'image
d'un point.
L'un des logiciels de déconvolution, mis au
point par Jean-Baptiste Sibarita à l'Institut Curie
et commercialisé, permet de traiter rapidement
et automatiquement les images obtenues par
microscopie optique.
C'est grâce à ce traitement de l'image que l'on
obtient des images 3D à haute résolution en
microscopie, et de la 5D en vidéo-microscopie
(5D = 3D + temps + 2 longueurs d'onde).
Appliqués aux images de microscopie confocale, ces algorithmes permettent quasiment
d'améliorer la résolution d'un facteur deux.
Les 2 postes de microscopie à champ large du
Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS permettront l'observation d'échantillon fixé doté de plusieurs marqueurs fluorescents. L'un des postes
sera principalement consacré à l'étude de coupe de tissu ; quant à l'autre, il sera doté d'un système de déconvolution rapide pour l'étude d'échantillon cellulaire multimarqué.
La vidéo-microscopie 4-5D : l'odyssée cellulaire
Grâce aux progrès dans la motorisation des microscopes et au développement des nouvelles sondes fluorescentes pour le vivant, il est possible d'équiper les microscopes à champ large de dispositif d'observation de cellules vivantes multimarquées en 3D et dans le temps.
L'association de la vidéo aux microscopes optiques offre la possibilité d'acquérir des coupes optiques d'une cellule vivante, en temps réel et selon plusieurs champs. Les séries d'images ainsi collectées sont traitées par déconvolution. Un traitement informatique assemble ensuite l'ensemble
des images ponctuelles acquises et reconstruit une image en 3 dimensions. Le suivi, en mouvement et en temps réel, des cellules est alors possible.
La vidéo-microscopie est une technologie qui a marqué une nouvelle étape dans le développement
de l'imagerie en biologie, longtemps cantonnée à la matière morte.
Pour maintenir les cellules en vie lors de l'observation, les deux vidéo-microscopes du Nikon Imaging
Centre@Institut Curie-CNRS sont équipés d'une enceinte thermostatée régulant la température et le
CO2.
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L'un des deux postes de vidéo-microscopie est motorisé pour pouvoir repérer plusieurs positions
au sein d'un même échantillon. Avec cette fonction, les chercheurs suivent la réponse des cellules dans une plaque multi-puits au cours du temps.
BioStation : microscope trois en un
Le poste BioStation est une station intégrée comprenant un microscope, un système d'incubation
et une caméra. Entièrement autonome, cette station d'observation permet de maintenir, pendant
une durée pouvant aller jusqu'à 3 jours, les cellules dans les conditions de pression, de température, de concentration en gaz et d'humidité fixe, tout en assurant l'observation de plusieurs marqueurs. C'est une solution idéale pour que les utilisateurs les moins expérimentés en microscopie
puissent observer et suivre les cellules et leurs interactions au cours du temps.
Multizoom : éclairage sur les modèles embryonnaires
Le multizoom offre une large gamme de grossissement allant de 4x à 400x, facilement modifiable
et accessible. Ce passage de la macro au micro en fait un outil-clé de la biologie du développement ; il rend possible le suivi de marqueurs fluorescents à diverses échelles dans un modèle
embryonnaire.
Un poste de recherche et développement
Une des salles du Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS sera exclusivement consacrée à la
recherche et au développement en imagerie. Grâce à l'ajout d'un laser extrêmement puissant, ce
microscope 4-5D rapide ouvre l'accès à de nouvelles approches, notamment le photoblanchiment,
ou FRAP, et le TIRF.
La technique de FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) est une technique de plus
en plus répandue pour étudier les mouvements des protéines in vivo. Elle consiste à illuminer fortement une région donnée de la cellule, par un laser, pour « éteindre » définitivement les protéines marquées. Le retour progressif de la fluorescence dans ce « trou noir » correspond au temps
mis par les protéines, pour repeupler la zone considérée. Le FRAP permet d'étudier des dynamiques cellulaires. C'est un outil idéal pour mettre en évidence des échanges entre les compartiments cellulaires et calculer la vitesse de diffusion d'une molécule.
Par ailleurs et toujours grâce au laser, ce poste offre la possibilité de faire du TIRF (Internal
Reflection Fluorescence Microscopy) ou microscopie par onde évanescente. Ce procédé améliore
la résolution axiale, ce qui représente un avantage notamment, lors de l'observation de phénomènes d'adhésion cellulaire.
Le TIRF repose sur le principe qu'une onde lumineuse arrivant à la jonction entre deux milieux de
natures différentes (verre et tissu) avec un certain angle sera entièrement réfléchie. En réalité, la
lumière réfléchie pénètre sur une très courte distance dans l'autre milieu engendrant une onde
évanescente dont l'intensité va décroître très rapidement.
Imaginons deux fluorochromes situés dans la région où se propage l'onde évanescente : celui
situé à peine plus profondément - même très proche - de la jonction recevra une intensité lumineuse
moindre d'où la possibilité en retour de déterminer sa position axiale avec beaucoup de précision.
Le TIRF est une approche totalement adaptée à la biologie de la cellule et en particulier à
l'étude des protéines membranaires et de leur dynamique ainsi qu'à l'analyse de l'adhésion
membranaire.
L'ensemble des techniques dont dispose le Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS participe
largement à améliorer la connaissance du monde cellulaire, un point de vue qui vient compléter
les techniques dont disposent déjà les biologistes. L'objectif de cette plate-forme est de mettre à
la disposition d'une large communauté de biologistes, des méthodologies innovantes en imagerie
cellulaire.
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Par ailleurs, les progrès continuent pour permettre de plonger encore plus dans l'intimité des cellules en ayant recours aux techniques les moins invasives possibles et les mieux adaptées aux
besoins des biologistes.
Ces avancées ne pourront se faire sans le développement de nouveaux outils et donc le partenariat avec les industriels compétents. C'est de l'alliance entre public et privé que naîtront les
technologies d'imagerie de demain.
Les développements de l'imagerie in vivo sont inhérents aux progrès de la recherche biomédicale.
C'est par une approche globale de la cellule prenant en compte toute sa complexité que les fonctions et les désordres cellulaires seront progressivement élucidés notamment en cancérologie.
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Mener à bien des programmes de recherche
innovants
Pas moins de 20 projets de recherche déjà recensés seront menés dans le Nikon Imaging
Centre@Institut Curie-CNRS.
Le photoblanchiment pour mieux comprendre le mélanome
L'équipe « Etude des mécanismes effecteurs de la transdifférenciation de la rétine » (UMR 146
CNRS/Institut Curie) étudie le facteur de transcription, Mift, impliqué à la fois dans le développement des mélanomes et dans celui de la crête neurale au cours de l'embryogenèse. Cette protéine, capable d'induire l'expression de certaines de ses « congénères », existe sous plusieurs formes dans la cellule. Les chercheurs de l'Institut Curie vont utiliser la technique de FRAP pour
déterminer si sa localisation peut être reliée à sa forme, voire à une de ses deux fonctions
connues.
Syndrome de Bloom et cancer
L'équipe « Instabilité génétique et cancérogenèse » (UMR 2027 CNRS/Institut Curie) s'intéresse
au syndrome de Bloom. Cette maladie autosomique récessive rare prédispose à toutes les formes
de cancers. Elle résulte d'une mutation dans le gène BLM. Or ce gène est l'un des acteurs clés de
la division cellulaire. La vidéo-microscopie va permettre aux chercheurs de l'Institut Curie d'identifier les anomalies dues à la présence du gène BLM muté dans certaines cellules.
Épier les gènes de la mouche du vinaigre
La protéine Bicoid est un facteur de transcription, exprimé sous forme d'un gradient de concentration dans les embryons de drosophile, avec un maximum au niveau du pôle antérieur. Selon sa
concentration, la protéine Bicoid induira l'expression des gènes nécessaires à la formation d'une
partie précise de la région antérieure de l'embryon : une forte concentration de protéines entraîne
la formation de la tête alors qu'une faible concentration génère la formation du thorax.
L'équipe « Plasticité épigénétique et polarité de l'embryon » (UMR 218 CNRS/Institut Curie) qui a
déjà permis de mieux comprendre ce processus, développe des embryons dont les gènes, placés
sous la dépendance de la protéine Bicoid, sont marqués par des fluorochromes. L'activité de la
protéine Bicoid peut ainsi être suivie au cours du développement des embryons.
« Va et vient » cellulaire
L'équipe « Dynamique de l'organisation intracellulaire » (UMR 144 CNRS/Institut Curie) étudie
comment les nutriments, les signaux… entrent et sortent des cellules. Ce trafic contrôle les interactions entre les cellules et leur environnement. Seule une partie de ces chemins cellulaires a livré
ses secrets. Grâce à la microscopie en temps réel, au FRAP et surtout au TIRF, les chercheurs
de l'Institut Curie vont pouvoir accéder à cette dynamique cellulaire complexe. Par ailleurs, en éteignant certains gènes ou en utilisant des molécules inhibitrices, ils pourront mieux comprendre les
effets des perturbations dans ce mécanisme.
Comment « dynamiser » la molécule CD1, chargée de la réponse
immunitaire ?
La réponse immunitaire contre les mycobactéries, des microbes responsables de maladies
comme la tuberculose et la lèpre, est assurée par des lymphocytes T. Ces cellules reconnaissent
de façon spécifique à la fois des peptides microbiens -présentés par les molécules d'histocompatibilité-, et des glycolipides -présentés par les molécules CD1.
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Ces dernières pourraient, d'ailleurs, avoir une importance dans la vaccination contre ces pathologies.
Or le transport, la stabilité et la fonction des molécules CD1 sont étroitement liés aux cellules dendritiques, les sentinelles de l'organisme qui repèrent les intrusions ennemies.
Grâce au Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS, l'Unité Inserm 725 « Biologie des cellules
dendritiques humaines » à Strasbourg va pouvoir étudier l'influence de la plasticité de la membrane, au cours des diverses phases de différenciation des cellules dendritiques, sur la dynamique de propagation des molécules CD1.
Le sens de la vie cellulaire
La polarité donne un sens au monde cellulaire. Par exemple, les cellules épithéliales ne sont pas
homogènes : elles possèdent une partie dite « en brosse » qui optimise la surface d'échange avec
l'extérieur. Cette polarité permet de gérer le flux d'informations entre l'extérieur et l'intérieur, de
contrôler le passage de diverses substances (eau, ions, nutriments…) entre les compartiments et
de filtrer les molécules à transporter, par exemple, de l'intérieur vers les vaisseaux sanguins.
De même, les deux cellules issues de la division d'une cellule mère ne sont pas toujours identiques. Dans l'embryon, la division asymétrique donne naissance aux divers types cellulaires qui
vont former les différents organes. C’est aussi le cas de la division d'une cellule souche adulte qui
donne naissance à une cellule spécialisée et à une nouvelle cellule souche assurant la conservation de ce type cellulaire indispensable tout au long de la vie. Pour mieux comprendre ce phénomène et la répartition des molécules à son origine, l'équipe « Polarité cellulaire chez la drosophile »
(UMR 144 CNRS/Institut Curie) va utiliser les formidables possibilités des microscopes confocaux
du Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS, et notamment leur capacité de suivre plusieurs
marqueurs in vivo au cours du temps.
De la stabilité génétique
L'équipe « Compartimentation et dynamique des fonctions nucléaires » (UMR 218 CNRS/Institut
Curie) étudie l'organisation des chromosomes et ses conséquences. Cette organisation spatiale
du génome, et entre autres sa compaction en chromatine, semble pouvoir influer l'expression des
gènes. La vidéo-microscopie devrait permettre à cette jeune équipe de l'Institut Curie de mieux
comprendre le lien entre la structure en 3 dimensions des chromosomes, le « verrouillage » ou le
« déverrouillage » des gènes et la stabilité génétique.
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Former aux techniques d'imagerie de pointe
Le Nikon Imaging Centre@Institut Curie-CNRS a également pour mission de former la communauté
scientifique aux nouvelles technologies d'imagerie. Des cours, des ateliers et des formations y seront
dispensés au niveau national mais aussi européen.
La formation continue des personnels de la recherche aux technologies de pointe est essentielle pour
assurer la diffusion des connaissances. Cette volonté est présente dans les diverses missions poursuivies par les trois partenaires. L'Institut Curie s'inscrit résolument dans une politique d'échange visant
à nourrir ses collaborations et à transmettre ses avancées scientifiques et médicales au niveau national et international, à travers des programmes d'enseignement et de formation.
Les chercheurs de l'Institut Curie organiseront donc, en partenariat avec le CNRS, des formations
continues.
Par ailleurs, Nikon pourra utiliser la plate-forme à des fins de démonstration de ses produits.
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Le financement de la plate-forme
Le coût complet d'installation et de fonctionnement - pour une durée de 5 ans - du Nikon Imaging
Centre@Institut Curie-CNRS est de 4 millions d’euros HT qui se décompose comme suit :
n l'aménagement technique des locaux
0,8 million d’euros,
n l'investissement en matériel
1,6 million d’euros,
n le coût du personnel
0,5 million d’euros,
n les coûts de fonctionnement et d'infrastructure
1,1 million d’euros.
Cet investissement est financé par :
n Nikon
1,7 million d’euros,
n Institut Curie
1,6 million d’euros,
n CNRS
0,3 million d’euros,
n Les partenaires techniques,
ROPER Photometrics,
Molecular Devices, PhotonLines-TMC,
Life Imaging Service, Chroma et DELL
0,4 million d’euros.
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Institut Curie : découvrir pour soigner
Fondé en 1909 sur un modèle conçu par Marie Curie et toujours d'avant-garde « de la recherche
fondamentale aux soins innovants », l'Institut Curie rassemble 2 000 chercheurs, médecins et
soignants mobilisés autour d'une même ambition : prendre le cancer de vitesse.
Fondation privée reconnue d'utilité publique depuis 1921, l'Institut Curie a pour mission d'apporter
aux malades atteints de cancer les meilleurs traitements et un accompagnement adapté en mettant
rapidement à disposition les avancées de la recherche.
Un Hôpital de pointe en cancérologie
L'Hôpital, participant au service public hospitalier, est un centre de référence pour les cancers du
sein et de l'œil, les tumeurs pédiatriques, les sarcomes, les lymphomes et les tumeurs cervicofaciales, ainsi que pour de nombreuses prises en charge innovantes comme la radiothérapie de
haute précision, la protonthérapie, la curiethérapie et l'oncogénétique.
Dans une approche humaine, il met les meilleures compétences et les techniques les plus performantes au service d'une prise en charge globale et continue de chaque patient. Il assure par
ailleurs la diffusion d'innovations médicales au niveau national et international.
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1 200 personnes
100 000 consultations par an
6 300 nouveaux malades par an
125 essais thérapeutiques par an
Un des plus grands centres de recherche européens en cancérologie
Le Centre de Recherche est composé de 70 équipes associées au CNRS ou à l'INSERM.
Leurs travaux pluridisciplinaires visent à comprendre le fonctionnement de la cellule, qu'elle soit
normale ou cancéreuse, pour faire progresser la prévention, le diagnostic et le traitement des cancers et s'appuient sur des plates-formes de pointe en imagerie cellulaire, bioinformatique, génomique
et protéomique.
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800 personnes
43 nationalités représentées
33 ans d'âge moyen
285 publications scientifiques annuelles dans des revues internationales
Le Transfert, passerelle efficace entre la recherche et les patients
Le département de Transfert permet d'accélérer la mise à disposition aux patients des innovations
scientifiques. Il met au point des techniques diagnostiques et des approches thérapeutiques nouvelles, plus efficaces et mieux tolérées.
Pour progresser plus rapidement, le soutien des donateurs est un atout essentiel qui permet
d'investir dans des programmes scientifiques et thérapeutiques innovants.
Crédits : Pedro Lombardi - J-B. Sibarita - F. Cordielières - Noak/Le Bar Floréal / Institut Curie
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Le Département des Sciences du Vivant
au CNRS
Avec 305 structures de recherche, laboratoires, instituts et fédérations, 5800 chercheurs et
enseignants chercheurs dont 2800 agents statutaires CNRS, 4300 ingénieurs, techniciens
et administratifs dont 2500 personnels CNRS, 3200 doctorants et post doctorants, le département des sciences du vivant se positionne comme leader de la recherche française dans le
domaine de la biologie. Ces effectifs représentent environ un quart des forces de l'établissement,
toutes disciplines confondues.
Le budget, hors masse salariale, est de 70 millions d'euros. Outre sa contribution dans la production de connaissances nouvelles, le département des sciences du vivant a développé une politique offensive de valorisation des résultats de la recherche fondamentale qui se traduit par diverses opérations d'envergure nationale, européenne et internationale. L'existence de 3 laboratoires
mixtes avec l'industrie, le dépôt d'environ 50 nouveaux brevets chaque année, l'exploitation d'une
centaine de licences, l'obtention, en 2006, de 1322 contrats de recherche représentant 130 millions d'euros, le développement de 3 unités mixtes et de 18 accords cadre avec les CHU, la constitution de 3 groupements de recherche et de 2 laboratoires associés au niveau européen, de 7
laboratoires internationaux associés et de 42 projets internationaux de coopération scientifique,
témoignent de cette vitalité.
Le département des sciences du vivant inscrit ses activités de recherche dans un large spectre
de thématiques scientifiques dédiées à la compréhension du monde vivant. L'exploration menée
dans ce domaine a pour objectif de décrypter, pour l'ensemble des êtres vivants, les mécanismes
intimes, moléculaires, cellulaires et au niveau de l'organisme entier qui président à leur fonctionnement et ceux qui provoquent leur dysfonctionnement. Cette quête de connaissances nécessite
aujourd'hui la mise en œuvre d'une approche pluri et interdisciplinaire. Biologie structurale, pharmacologie, biochimie, microbiologie et immunologie, biologie des systèmes, biologie intégrative,
physiologie, biologie végétale, biologie marine, neurosciences, génétique, génomique, protéomique, développement, vieillissement, cancer sont autant de mots clefs qui caractérisent les grands
programmes de recherche développés au sein du département. Ces domaines spécifiques de la
biologie moderne s'articulent aussi avec des thématiques d'interface qui impliquent la collaboration
avec d'autres départements comme par exemple la chimie dans le secteur du médicament, les
sciences humaines et sociales dans le champ des neurosciences cognitives, les mathématiques
et la physique dans le domaine de l'imagerie ou encore dans celui de la modélisation pour mieux
comprendre les systèmes complexes, l'ingénierie pour promouvoir de nouveaux biomatériaux,
ainsi que les sciences de l'environnement pour l'étude de la biodiversité.
Dans ce contexte, la biophotonique constitue aujourd'hui un outil innovant pour observer la
dynamique de complexes moléculaires ainsi que les interactions cellulaires qui jouent un
rôle déterminant dans le fonctionnement des êtres vivants. La possibilité de décrypter, au
cours du temps, les mécanismes de transport de molécules au sein de la cellule, de déterminer la
dynamique des liaisons ligands récepteurs, d'ausculter les mouvements des protéines d'intérêt au
sein des membranes, de suivre les parcours de complexes moléculaires d'intérêt thérapeutique…
ouvre des pistes nouvelles dans l'ensemble des domaines de la biologie.
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SCIENTIFIQUE
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Une alliance entre le CNRS et l'Institut Curie
Forts de leurs ambitions dans la lutte contre le cancer, le CNRS et l'Institut Curie ont mis en
œuvre des coopérations fructueuses, surtout depuis les années 1990 (1er accord cadre en 1994).
Celles-ci prennent la forme notamment :
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d'échanges de personnels,
d'unités mixtes de recherche (UMR) localisées dans les locaux de l'Institut Curie,
d'autres types de structures opérationnelles créées conjointement.
Cette coopération se concrétise par :
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7 UMR relevant des départements Sciences du vivant et Chimie du CNRS
1 Unité Mixte de Service (UMS), relevant du département MPPU
(Mathématiques, Physique, Planète et Univers) du CNRS
202 agents CNRS qui travaillent dans ces unités,
57 contrats ou dossiers de valorisation traités ou en cours en 2007,
incluant des partenariats privés et/ou publics sur le plan national, européen ou international.
7 unités mixtes de recherche (UMR) Institut Curie / CNRS :
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UMR 144 - Compartimentation et dynamique cellulaire (Directeur : Bruno Goud)
UMR 146 - Régulations cellulaires et oncogenèse (Directeur : Jacques Ghysdael)
UMR 168 - Physico-chimie Curie (Directeur : Jean-François Joanny)
UMR 176 - Conception, synthèse et vectorisation de biomolécules
(Directeur : Jean-Claude Florent)
UMR 218 - Dynamique nucléaire et plasticité du génome (Directrice : Geneviève Almouzni)
UMR 2027 - Génotoxicologie et cycle cellulaire (Directeur : Giuseppe Baldacci)
UMR 7147 - Dynamique de l'information génétique : bases fondamentales et cancer
(Directrice : Michelle Debatisse)
Et une unité mixte de service : l'UMS 6425 - Musée et archives de l'Institut du radium Pierre et
Marie Curie, Frédéric et Irène Joliot (Directeur : Renaud Huynh)
Ces unités de recherche relèvent de la délégation Paris Michel-Ange du CNRS
(www.cnrs.fr/paris-michel-ange).
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NIKON : la créativité au service de la science
Depuis sa création en 1917, Nikon Corporation a consacré la plupart de ses efforts dans la recherche permanente d'innovations technologiques.
Nikon, c'est la photographie bien sûr mais elle n'est que la manifestation publique d'un large savoirfaire qui va au-delà : la Santé et la Recherche Médicale, l'imagerie, le secteur industriel avec plus
spécialement la fabrication de semi-conducteurs.
Le dénominateur commun de toutes ces activités, c'est l'optique. Notre maîtrise des technologies
s'étend aussi aux domaines suivants : opto-électronique, nanotechnologies et logiciels d'applications.
NIKON emploie plus de 22 000 personnes dans le monde pour un chiffre d'affaires de 822 milliards de yens et dispose de cinq centres de fabrication. L'implantation commerciale repose sur
de nombreuses filiales en Asie, aux USA, en Europe et sur un réseau de distributeurs nationaux.
La conception des produits
Les instruments scientifiques Nikon sont des outils de travail. Comme tels, l'exigence de qualité
et d'obligation de résultats sont les critères qui président à leur conception avec pour corollaire : la
satisfaction durable grâce à une technologie de pointe et une rigueur dans la conception originale et
spécifique Nikon. Cette constance d'excellence se traduit par la mise sur le marché d'instruments
« intransigeants » sur le plan des performances annoncées.
Nikon s'inscrit dans un processus qualité visant à préserver l'environnement. Depuis 2006, Nikon
applique la directive RoHS en vigueur.
Nikon France
Fondée en 1987, La société NIKON France est basée à Champigny sur Marne. Elle représente un
chiffre d'affaires de 190 millions d'euros et emploie 140 personnes.
Elle s'organise autour de deux divisions : la division Image pour la distribution des appareils photographiques et la division Instruments, pour la microscopie photonique, confocale, l'analyse d'images et la
métrologie.
L'objectif de Nikon est non seulement de répondre aux besoins de la recherche mais aussi
d'aller au-delà des attentes des utilisateurs pour participer activement aux avancées technologiques
et accompagner la recherche dans ses grandes étapes scientifiques :
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1990 : 1er bébé en fécondation in vitro sur microscope inversé Diaphot
1996 : Clonage de Dolly et première ICSI réalisés sur un Diaphot 300
2000 : Microscope inversé TE2000 spécialement conçu pour une utilisation dans l'espace
Toujours à la pointe de la technologie, Nikon s'appuie sur une synergie entre les équipes de designers
japonais et les ingénieurs d'applications locaux dédiés à la recherche et à ses applications. Au sein du
siège européen à Amsterdam, le groupe RASCT (Research Applications Specialists Core Team) est
un acteur majeur dans le développement des nouveaux produits, relais des attentes et besoins des
chercheurs.
Pour plus d'informations : www.nikoninstruments.eu
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Les partenaires techniques de la plate-forme
Pour qu'une telle plate-forme soit opérationnelle, les microscopes ne suffisent pas : il faut des caméras, des
filtres, des ordinateurs, des enceintes thermostatées, des tables antivibratoires, des logiciels… Ce matériel
a été mis à disposition gracieusement ou à des tarifs préférentiels, voire à prix coûtant, par des entreprises
spécialistes de leur domaine, les contributeurs.
Les caméras ont été fournis par ROPER Photometrics, les logiciels de pilotage et d’analyse “Metamorph” par
Molecular Devices, les tables antivibratoires par PhotonLines - TMC, les incubateurs par Life Imaging Service
et les ordinateurs par DELL et les filtres pour l'observation des fluorochromes par Chroma.
Photometrics is a premier designer and manufacturer of high-performance EMCCD
and CCD cameras for the life sciences. Our new QuantEM is the world’s only EMCCD
camera capable of delivering true quantitative stability across 16 bits, while our popular CoolSNAP CCD camera series offers researchers a wide range of capabilities tailored to meet the sensitivity, speed,
and resolution requirements of today’s most challenging bio-imaging applications.
Dell est l'un des plus grands fournisseurs de technologies pour les organisations du
secteur de la santé.
Pour répondre aux exigences du DMP (dossier médical personnel), de la rationalisation des systèmes d'information ou pour les projets d'imagerie médicale, Dell vous conseillera afin de :
1. Bénéficier des technologies les plus adaptées aux contraintes de la santé
2. Optimiser votre retour sur investissement
3. Gérer efficacement votre coût total de possession de parc machine Nous disposons d'une large gamme de
solutions personnalisées, conçues pour répondre aux spécificités de votre métier.
Fondée en 2002 Life Imaging Services (LIS) est gérée par les biologistes
Dr Beat Ludin et Dr Franco Del Principe. La société avec 4 employés offre
des produits haut de gamme pour l'imagerie du vivant. Que ce soit le contrôle de la température, l'alimentation de
CO2 et d'humidité ou une chambre de perfusion - pour chaque application il y a une solution sur mesure. La manufacture individuelle pour chaque configuration du microscope est en fait leur spécialité. En plus, s'il n'existe pas de solution
standard, LIS est en mesure de developper des produits dans le plus bref délai - bien sûr avec une qualité et précision
typiquement suisse.
Certifié ISO 9001, Photon Lines est une entreprise
européenne de distribution à valeur ajoutée dans le secteur de l'optique et de l'instrumentation associée.
Les Sciences du Vivant est l'un des domaines où l'entreprise a investi pour former des experts techniques au service de la recherche scientifique, les biotechnologies et
les sciences connexes en microscopie. Avec notre partenaire TMC,mondialement reconnu pour les performances
trés pointues de ses tables optiques et ses stations de travail anti-vibratoires, nous offrons une gamme de matériels
aux réponses technologiques en parfaite adéquation avec les exigences d'isolation actuelles. Parmi les autres spécialités de l'entreprise, nous trouvons l'imagerie bas niveau de lumière (caméra CCD et caméra CMOS pour la vidéo
rapide), l'imagerie résolue en temps (FLIM, caméra à balayage de fente ou STREAK),ainsi qu' une gamme de spectrophotomètres à fibres optiques thermiquement stabilisés...
Chroma Technology Corp. is an employee-owned company that specializes in the design
and manufacture of precision optical filters and coatings. Our filters have been developed for
myriad applications for wavelengths from ultraviolet to infrared. For each of these applications
we provide the greatest accuracy in color separation, optical quality and signal purity. We
provide application engineering support, many different coating techniques and are as comfortable designing and manufacturing custom filters as we are our catalog items.
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Quelques images scientifiques
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L'étude de ces cellules d'embryon de souris a pour objectif de comprendre la biogenèse des différents compartiments cellulaires et les mécanismes moléculaires
qui gouvernent les fonctions cellulaires normales.
1 - 3 le marquage vert et rouge permet de localiser l'appareil de Golgi. Connu pour
ses fameux empilements de saccules fenestrés, ce compartiment constitue une
gare de tri. Les protéines et les lipides issues du réticulum endoplasmique y sont
modifiés puis triés vers d'autres compartiments. En bleu, il s'agit du noyau de la
cellule.
2 - Le marquage vert correspond à l'appareil de Golgi. En rouge apparaissent les
filaments d'actine, sorte de "muscles" de la cellule.
Crédits : Ariane Dimitrov - Aude Porcher - Sylvia Julien Grille - Lionel Larue/Institut Curie
Microscope à épifluorescence
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4. Dans cet embryon de drosophile en développement, le marquage rouge permet de repérer la membrane des noyaux. Les chercheurs étudient l'expression du
gène Hunchback, repérée par le marquage vert ici, au cours du développement.
5. Dans ces cellules, le noyau apparaît en bleu et le marquage rouge correpond
aux protéine d'ancrage qui assurent la cohésion des cellules dans les tissus.
Les chercheurs étudient ainsi les mécanismes par lesquels les cellules acquièrent la capacité de migrer, notamment, lors de la formation des métastases.
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