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Réaliser de la nanotomographie X à SOLEIL, c’est désormais possible !

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La station expérimentale de nanotomographie X sur la ligne de lumière ANATOMIX de SOLEIL a accueilli ses premiers utilisateurs. L’équipe INRA DYSCOL (Dynamique et structure des corps lipidiques) a utilisé ce nouveau dispositif pour obtenir des images volumiques de graines de plantes oléoprotéagineuses à l’échelle des organites de réserves lipidiques intracellulaires, et ce, sans avoir à réaliser des coupes ou des marquages. L’ouverture de cette station de nano-imagerie 3D est le fruit d’un développement spécifique effectué à SOLEIL dans le cadre du projet NanoImagesX  financé par le programme Équipements d’Excellence (EQUIPEX) des Investissements d’avenir de l’Agence nationale de la recherche.

Construite depuis 2013 à SOLEIL, la ligne de lumière ANATOMIX (Advanced Nanotomography and Imaging with Coherent X-Rays) est dédiée à l’imagerie tridimensionnelle aux rayons X durs, à l’échelle microscopique. C’est l’une des deux lignes « longues » de SOLEIL, ce qui lui permet de profiter d’un faisceau très cohérent et de fournir ainsi des images de qualité exceptionnelle en termes de contraste et résolution.

La nouvelle station expérimentale de nanotomographie d’ANATOMIX (figure a) fonctionne dans une gamme d’énergie photonique allant de 5 à 20 keV.

Figure a : Station de nanotomographie, ou TXM, de la ligne ANATOMIX

Basée sur un microscope X plein champ à transmission (Transmission X-ray microscope, TXM), elle permet d’obtenir une résolution spatiale en 3D de l’ordre de 100 nm et en deçà. En complément des analyses en microtomographie X à faisceau parallèle donnant accès à des échelles de longueur d’environ 500 nm et plus, il est désormais possible d’explorer des structures complexes biologiques, ou des systèmes matériaux, en trois dimensions et à différentes résolutions jusqu’à 20 nm (taille du pixel). Les graines d’Arabidopsis thaliana étudiées par l’équipe de l’INRA ont un diamètre d’environ 0.3 mm et ont été mesurées sans découpage. Le temps d’acquisition pour un volume était de 2,5 minutes. La figure b montre des coupes virtuelles extraites d’images volumiques tridimensionnelles obtenues en tomographie à différentes échelles de longueur allant jusqu’à la graine complète.

Figure b : Images tomographiques (coupes virtuelles) d’une graine d’Arabidopsis thaliana, écotype Columbia (Col-0), obtenues sur la ligne de lumière ANATOMIX, en microtomographie (à gauche : graine entière, au centre : détail) et nanotomographie locale au TXM (à droite). On note les organites intracellulaires visibles dans les images de nanotomographie (détail à droite).

Durant les quatre jours de la campagne de mesures, l’équipe d’utilisateurs a acquis plus de 200 volumes en nanotomographie et en microtomographie à haute résolution. Pour ANATOMIX c’était également la première fois que ces deux techniques étaient utilisées dans une même expérience (figure b).

Cette première équipe d’utilisateurs externes accueillie sur la station de nanotomographie d’ANATOMIX sera bientôt suivie d’autres. Si vous êtes intéressés par le dépôt d’un projet dans le prochain appel à projets de SOLEIL, n’hésitez pas à contacter les scientifiques d’ANATOMIX !