Fonctionnaliser des leviers et pointes AFM par des particules pour sonder des cellules

La microscopie à force atomique (AFM), développée en 1986, repose sur le contrôle d'une force agissant entre une pointe placée au bout d’un levier souple et une surface, tout en balayant l’échantillon. Cette méthode est donc une méthode de balayage physique de surface, ce qui la différencie d'autres types de microscopies telles que les microscopies électroniques ou optiques. Lorsque la pointe balaie la surface de l'échantillon, le levier sur lequel elle est fixée est déformé. Cette déflexion est enregistrée grâce à un laser réfléchi sur une photodiode, permettant ainsi de recueillir le signal. Cette technologie est particulièrement bien adaptée à l'étude des microorganismes dans des conditions physiologiques, car elle peut fonctionner en milieu liquide, ce qui permet de garder les cellules étudiées vivantes et d’explorer des phénomènes dynamiques à leur surface. Elle peut être utilisée en mode imagerie, avec une résolution à l’échelle du nanomètre, mais son potentiel est en fait bien plus important car l’AFM est également une machine de force très sensible, capable d'enregistrer des forces aussi faibles que 20 pN. En effet, en mode spectroscopie de force, il est possible d’enregistrer des courbes force-distance, où la force subie par la pointe est tracée en fonction de la distance de séparation entre la pointe et l'échantillon. Ces courbes peuvent ensuite être interprétées à l'aide de différents modèles physiques, donnant ainsi accès aux propriétés nanomécaniques et nanoadhésives des surfaces cellulaires. Un atout important de l'AFM est que ces forces quantifiées peuvent être localisées simultanément à la surface des cellules, ce qui permet de corréler la nanomécanique et les interactions moléculaires avec les ultrastructures de la surface des cellules. Enfin, les pointes ou les leviers utilisés pour l'imagerie AFM ou la spectroscopie de force peuvent être fonctionnalisés avec des biomolécules ou des particules inertes, ce qui ouvre de nouvelles voies pour sonder les interactions spécifiques entre ces pointes fonctionnalisées et les surfaces cellulaires. Dans cet article, nous décrirons comment des leviers ou des pointes AFM peuvent être fonctionnalisés avec des particules inertes et utilisés pour mesurer leurs interactions avec des cellules vivantes. Nous illustrerons l'utilisation de cette technique à travers une application spécifique, où la mesure des interactions entre des leviers fonctionnalisés avec des particules de zinc métalliques et des cellules de microalgues a permis de mieux comprendre les mécanismes d'absorption de ces métaux lourds par les cellules. Cette approche a ainsi révélé les conditions favorisant ce processus et confirmé le potentiel des microalgues pour dépolluer les milieux aquatiques.